高中 | 洛伦兹力 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.5 运动电荷在磁场中受到的力

洛伦兹力

关于洛伦兹力的应用,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

$a$速度选择器中筛选出的粒子沿着$PQ$做匀加速直线运动

","

$b$回旋加速器接入的工作电源是直流电

","

$c$是质谱仪的主要原理图,其中$\\rm _{1}^{1}H$$\\rm _{1}^{2}H$$\\rm _{1}^{3}H$在磁场中偏转半径最大的是$\\rm _{1}^{3}H$

","

$d$是磁流体发电机,将一束等离子体喷入磁场,$A$$B$间会产生电压,且$A$板电势高

"]
[["C"]]

$\rm A$.图$a$速度选择器中粒子所受洛伦兹力和电场力等大反向时则会被筛选出来,筛选出的粒子沿着$PQ$做匀速直线运动,故$\rm A$错误;

$\rm B$.图$b$回旋加速器接入的工作电源是交流电,交流电的周期与粒子在磁场中做圆周运动的周期相等,故$\rm B$错误;

$\rm C$.粒子在加速电场中有$Uq=\dfrac{1}{2}mv^{2}$

在磁场中轨迹半径$r=\dfrac{mv}{qB}$

解得$r=\dfrac{1}{B}\sqrt{\dfrac{2mU}{q}}$

可知比荷$\left(\dfrac{q}{m}\right)$ 越小,半径越大,所偏转半径最大的是$\rm _{1}^{3}H$,故$\rm C$正确;

$\rm D$.等离子体喷入磁场由左手定则可知正离子偏向$B$板,负离子偏向$A$板,$A$$B$间会产生电压,且$B$板电势高,故$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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如图所示,一质量为M的足够长“匚”型金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。质量为m、电阻不计的导体棒PQ平行bc放置在导轨上,PQ左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨单位长度的电阻为R,bc长为L,初始时bc与PQ间距离也为L。分界线ef与bc平行,其左侧有竖直向上的匀强磁场,右侧有水平向左的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨bc段中点,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,PQ与导轨间动摩擦因数为μ,且始终接触良好,则 如图所示,一质量为M的足够长“匚”型金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。质量为m、电阻不计的导体棒PQ平行bc放置在导轨上,PQ左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨单位长度的电阻为R,bc长为L,初始时bc与PQ间距离也为L。分界线ef与bc平行,其左侧有竖直向上的匀强磁场,右侧有水平向左的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨bc段中点,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,PQ与导轨间动摩擦因数为μ,且始终接触良好,则 如图所示,地面附近空间中存在着纸面内沿水平方向的匀强电场(图中未画出)和垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电油滴沿着一条与竖直方向成角的直线运动。以下说法正确的是 如图所示,一质量为、电荷量为的带正电粒子,以某一速度射入电场强度大小为、方向竖直向上的匀强电场与磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场叠加的区域。粒子还受到阻力作用(为已知常数,为粒子的瞬时速度)。已知粒子在该区域恰做直线运动。不计粒子重力,则该粒子 如图所示,水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。一带电粒子(重力不计)从点沿水平方向射入到两板之间,恰好沿直线从点射出。电场强度为,磁感应强度为。下列说法正确的是。 质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里。从点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动、再由点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的点处,运动轨迹如图中虚线所示。
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