2013高二物理鲁科版选修3-1第1部分第6章第3节《洛伦兹力的应用》随堂基础巩固

[随堂基础巩固]
1．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是( ) A ．速率越大，周期越大 B ．速率越小，周期越大 C ．速度方向与磁场方向平行 D ．速度方向与磁场方向垂直
解析：由T ＝2πm
qB 知周期与速率v 无关，A 、B 均错。

运动方向与磁场方向垂直，C 错D 对。

答案：D
2．如图6－3－12所示的圆形区域内，匀强磁场方向垂直于纸面向里。

有一束速率各不相同的质子自A 点沿半径方向射入磁场，这些质子
在磁场中( )
A ．运动时间越长，其轨道对应的圆心角越大
图6－3－12
B ．运动时间越长，其轨道越长
C ．运动时间越短，射出磁场区域时速度越小
D ．运动时间越短，射出磁场区域时速度的偏向角越大
解析：质子的速度越小，运动半径越小，在磁场中运动的时间越长，轨迹对应的圆心角越大，但运动轨迹不一定长；同理，速度越大，半径越大，运动时间越短，速度的偏向角越小。

故选项A 正确。

答案：A
3.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图6－3－13所示。

这台加速器由两个铜质D 形盒D 1、D 2构成，其间留有空
隙，下列说法正确的是( )
①粒子由加速器的中心附近进入加速器 ②粒子由加速器的边缘进入加速器 ③粒子从磁场中获得能量
图6－3－13
④粒子从电场中获得能量 A ．①③ B ．①④ C ．②③
D ．②④ 解析：回旋加速器对粒子加速时，粒子是由加速器的中心附近进入加速器的，故①正确，
②错误；粒子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功，所以粒子的能量不变，故③错误；D 形盒D 1、D 2之间存在交变电场，当粒子通过交变电场时，电场力对粒子做正功，粒子的能量增加，所以粒子的能量是从电场中获得的，④正确。

故应选B 。

答案：B
4．质谱仪原理如图6－3－14所示，a 为粒子加速器，电压为
U 1；b 为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B 1，板间距离为d ；c 为偏转分离器，磁感应强度为B 2。

今有一质量为m 、电荷量为e 的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选
择器。

粒子进入分离器后做半径为R 的匀速圆周运动。

求：
图6－3－14
(1)粒子的速度v 为多少？ (2)速度选择器的电压U 2为多少？
(3)粒子在B 2磁场中做匀速圆周运动的半径R 为多大？
解析：(1)在a 中，正电子被加速电场U 1加速，由动能定理得eU 1＝1
2m v 2得v ＝
2eU 1
m 。

(2)在b 中，正电子受到的电场力和洛伦兹力大小相等，即 e U 2
d ＝
e v B 1，代入v 值得U 2＝dB 1
2eU 1m 。

(3)在c 中，正电子受洛伦兹力作用而做圆周运动，回转半径R ＝m v B 2e ，代入v 值得R ＝1
B 2
2U 1m
e 。

答案：(1) 2eU 1
m
(2)B 1d 2eU 1m (3)1
B 2
2U 1m
e。