20xx教科版高中物理選修3-1第三章第5節(jié)洛倫茲力的應(yīng)用課時(shí)作業(yè)(完整版)
【正文】 (5)同位素 3． (1)D形盒 (2)空隙 加速 垂直于 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 電場(chǎng) 在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期 加速 (3)帶電粒子 原子核 課堂探究練 1． A 2． C [因?yàn)榱Ｗ幽芡ㄟ^彎管要有一定的半徑，其半徑 r＝ R. 所以 r＝ R＝ mvqB，由 q和 B相同，則只有當(dāng) mv一定時(shí)，粒子才能通過彎管． ] 3． C [若撤去磁場(chǎng)，油滴在重力和電場(chǎng)力作用下仍處于平衡狀態(tài)，故 A錯(cuò)；若撤去電場(chǎng)， P在重力作用下豎直向下加速，同時(shí) P又受到洛倫茲力作用，而洛倫茲力垂直速度方向，故 P做曲線運(yùn)動(dòng)， B錯(cuò)；若所給初速度方向與磁場(chǎng)方向平行，油滴只受重力和電場(chǎng)力作用處于平衡狀態(tài)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，否則做曲線運(yùn)動(dòng)，故 C對(duì)， D錯(cuò)． ] 4． AD [帶電小球受到洛倫茲力和繩的拉力與速度方向時(shí)刻垂直，對(duì)小球不做功只改變速度方向，不改變速度大小，只有重力做功，故兩次經(jīng)過 O點(diǎn)時(shí)速度大小不變，動(dòng)能相同，A正確；小球分別從 A點(diǎn)和 B點(diǎn)向最低點(diǎn) O運(yùn)動(dòng)且兩次經(jīng)過 O點(diǎn)時(shí)速度方向相反，由左手定則可知兩次過 O點(diǎn)洛倫茲力方向相反，繩的拉力大小也就不同，故 B、 C錯(cuò)；由 a＝ v2R可知向心加速度相同， D正確 . ] 5． (1) 2eU1m (2)B1d 2eU1m (3)1B2 2U1me 解析 根據(jù)動(dòng)能定理可求出速度 v，據(jù)電場(chǎng)力和洛倫茲力相等可得到 U2，再據(jù)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可求得半徑． (1)在 a中， e被加速電場(chǎng) U1加速，由動(dòng)能定理有 eU1＝ 12mv2得 v＝ 2eU1m . (2)在 b 中， e 受的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等，即 eU2d＝ evB1，代入 v 值得 U2＝ B1d 2eU1m . (3)在 c中， e受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑 R＝ mvB2e，代入 v值解得 R＝ 1B2 2U1me . 點(diǎn)評(píng) 分析帶電粒子在場(chǎng)中的受力，依據(jù)其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇物理規(guī)律進(jìn)行求解分析． 6． AC [電場(chǎng)的作用是使粒子加速，磁場(chǎng)的作用是使粒子回旋，故 A選項(xiàng)正確；粒子獲得的動(dòng)能 Ek＝ qBR22m ，對(duì)同一粒子，回旋加速器的半徑越大，粒子獲得的動(dòng)能越大 ，故 C選項(xiàng)正確． ] 7． T 10 － 12 J 解析 氘核在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，據(jù)牛頓第二定律 qvB＝ mv2R，周期 T＝ 2π Rv ，解得圓周運(yùn)動(dòng)的周期 T＝ 2π mqB . 要使氘核每次經(jīng)過電場(chǎng)均被加速，則其在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于交變電壓的周期，即 T＝ 1f. 所以 B＝ 2π fmq ＝ 210710 － 2710 － 19 T ＝ T. 設(shè)氘核的最大速度為 v，對(duì)應(yīng)的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑恰好等于 D形盒的半徑，所以 v＝ qBRm . 故氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能 Emax＝ 12mv2＝ 12m( qBRm )2＝ q2B2R22m ＝－ 19 2 2 2210 － 27 J＝ 10－ 12 J. 8． (1)A (2)A (3)B 解析 分析粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，須從分析帶電粒子在互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng) 和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受力情況入手． 設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為 m，帶電荷量為 q，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 v垂直射入互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，若粒子帶正電，則所受電場(chǎng)力方向向下，大小為 qE；所受磁場(chǎng)力方向向上，大小為 ，顯然有 Bqv＝ qE， v＝ EB，即勻速直線通過時(shí)，帶電粒子的速度與其質(zhì)量、電荷量無關(guān)．如果粒子帶負(fù)電，電場(chǎng)力方向向上，磁場(chǎng)力方向向下，上述結(jié)論仍然成立．所以， (1)、 (2)兩小題應(yīng)選 A. 若質(zhì)子以大于 v0的速度射入兩板之間 ，由于磁場(chǎng)力 F＝ Bqv，磁場(chǎng)力將大于電場(chǎng)力，質(zhì)子帶正電，將向上偏轉(zhuǎn)．第 (3)小題應(yīng)
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