1.4 洛伦兹力与现代技术基础巩固 2021—2022 学年高中物理粤教版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质 D 形盒 D1、D2 构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　) A．离子回旋周期逐渐增大 B．离子由加速器的边缘进入加速器 C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量 2．有一质量为 m、电荷量为-q 的小球停在绝缘水平面上，并处在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀 强磁场中，如图所示。为了使小球飘离水平面，下面可行的办法有（　　） A．使小球向左水平运动，速度大小为 C．使磁场以 v mg qB 向左水平运动 v mg qB B．使小球向右水平运动，速度大小为 D．使磁场以 v v mg qB mg qB 竖直向上运动 3．如图所示，竖直平面内的平面直角坐标系的 y 轴竖直向上、x 轴水平向右，电场方向斜向右上，磁场方 向水平向里，带正电小球在磁场中做直线运动，则（　　） A．小球可能沿 x 轴正方向运动 B．小球可能沿 x 轴负方向运动 C．小球可能沿 y 轴正方向运动 D．小球可能沿 y 轴负方向运动 4．图是质谱仪工作原理的示意图．带电粒子 a、b 经电压 U 加速（在 A 点初速度为零）后，进入磁感应强 度为 B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板 S 上的 x1、x2 处．图中半圆形的虚线分别表示带 电粒子 a、b 所通过的路径，则 （ ） A．若 a 与 b 有相同的质量，打在感光板上时，b 的速度比 a 大 B．若 a 与 b 有相同的质量，则 a 的电量比 b 的电量小 C．若 a 与 b 有相同的电量，则 a 的质量比 b 的质量大 D．若 a 与 b 有相同的电量，则 a 的质量比 b 的质量小 5．如图所示，在第二象限中有水平向右的匀强电场，电场强度为 E，在第一象限内存在垂直纸面向外的匀 强磁场，磁感应强度为 B。有一重力不计的带电粒子以垂直于 x 轴的速度 v0＝10m/s 从 x 轴上的 P 点进入匀 强电场，恰好与 y 轴成 45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于 x 轴进入第四象限。已知 OP 之间的 距离为 d＝0.5m，则关于带电粒子的下列说法不正确的是（　　） A．带正电荷 B．在电场中运动的时间为 0.1s 2 C．在磁场中做圆周运动的半径为 2 m D．在磁场中运动的时间为 3 s 40 6．如图所示，两金属板间有水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，一带正电、 质量为 m 的小球垂直于电场和磁场方向从 O 点以速度 v0 飞入此区域，恰好能沿直线从 P 点飞出此区域，如 果只将电场方向改为竖直向上，则小球做匀速圆周运动，加速度大小为 飞出，a 与 P 间的距离为 y1 t1  t2 B． t1 ，经时间 ，从板间的右端 a 点 ：如果同时撤去电场和磁场，小球加速度大小为 点以速度 v 飞出，b 与 P 间的距离为 A． a1 y2 a2 t2 ，经时间 从板间的右端 b ，A．b 两点在图中未标出，则一定有（ ） t1  t2 7．我国探月工程的重要项目之一是探测月球 C． 3 2 He a1  a2 含量。如图所示， D． 3 2 He a1  a2 （2 个质子和 1 个中子组成）和 4 2 He （2 个质子和 2 个中子组成）组成的粒子束经电场加速后，进入速度选择器，再经过狭缝 P 进入平板 S 下 方的匀强磁场，沿半圆弧轨迹抵达照相底片，并留下痕迹 M、N。下列说法正确的是（　　） A．速度选择器内部的磁场垂直纸面向外 B．平板 S 下方的磁场垂直纸面向里 C．经过狭缝 P 时，两种粒子的速度不同 D．痕迹 M 是 4 2 He 抵达照相底片上时留下的 8．汤姆生用来测定电子比荷的实验装置如图所示．从真空管中 K 极发射的一束电子 ( 初速度近似为零 ) 经 KA 间的电场加速后，穿过 中心的小孔沿中心轴 O0 ' 的方向进入到两块平行极板 P 和 P 间的区域最后打 在荧光屏的中心 O 点处，形成一个亮点．已知 KA 间加速电压大小为 U，电子电荷量大小为 e、质量为 m． 下列说法正确的是 ( 　　 ) A．电子到达 A 点时的速度大小为 2mU e B．若在 PP 间加向下的匀强电场，则亮点将出现在 O ' 点下方 C．若在 PP ' 间加向下的匀强电场，则电子通过 PP ' 间的时间比不加电场时长 D．若在 PP ' 间同时加向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，则亮点仍可能出现在 O ' 点 9．如图所示，在相互正交的水平匀强磁场的混合场区域内，有一质量为 m、电荷量为 q 的微粒以垂直于磁 场方向且与水平方向成 θ 角的速度 v 从 O 点进入混合场区，该微粒在电场力、磁场力和重力的共同作用下， 恰好沿直线运动到 A 点．下列说法中正确的是(　 　) A．该微粒一定带负电荷 B．该电场的场强大小为 Bvcos θ C．微粒从 O 到 A 的运动可能是匀变速运动 mg cos  D．该磁场的磁感应强度大小为 qv 10．如图所示，场强 E 的方向竖直向下，磁感应强度 B1 的方向垂直于纸面向里，磁感应强度 B2 的方向垂 直纸面向外，在 S 处有四个二价正离子甲、乙、丙、丁垂直于场强 E 和磁感应强度 B1 的方向射入，若四个 离子质量 m 甲=m 乙＜m 丙=m 丁，v 甲＜v 乙=v 丙＜v 丁，则运动到 P1，P2，P3，P4 四个位置的正离子分别为（不 计离子所受重力） A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丁、乙、丙 C．丙、乙、丁、甲 D．丁、甲、乙、丙 11．利用霍尔效应制作霍尔元件，广泛应用与测量和自动控制等领域，如图是活儿元件的工作原理示意图， 磁感应强度 B 垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流 I，CD 两侧面会形成电势差 说法中正确的是 ，下列 A．电势差 仅与材料有关 B．仅增大磁感应强度时，C D 两面的电势差变大 C．若霍尔元件中定向移动的是自由电子，则侧面 C 电势比侧面 D 电势高 D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平方向 12．如图所示，等腰直角三角形 abc 区域中有垂直纸面向里的匀强磁场 B，速度为 v0 的带电粒子，从 a 点 沿 ab 方向射入磁场后恰能从 c 点射出，现将匀强磁场 B 换成垂直 ac 边向上的匀强电场 E，其他条件不变， 结果粒子仍能从 c 点射出，粒子的重力不计，则下列说法中正确的是（ ） A．粒子带正电 E 2v0  B． B 2 C．粒子从磁场中离开时的速度方向与从电场中离开时的速度方向不同 D．粒子从磁场中离开时的速度大小与从电场中离开时的速度大小不同 13．霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿 y 轴方向的磁场，磁感应强度 B  B0  ky （B0、k 均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿 y 轴方向元件的厚度为 d，保持通过霍尔元件的电流 I 不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿 y 轴方向移动时，a、b 是垂直于 z 轴方向上元件的前后两侧面， 在这两个侧面产生的电势差为 U，则下列说法正确的是 A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高 B．若 I 不变，电势差 U 越大，则该处的磁感应强度 B 越小 C．若磁感应强度 B 不变，前后两侧面的电势差 U 越小，则电流 I 取值越大 U D．k 越大，传感器灵敏度 y 越高 14．如图，竖直面内建一直角坐标系 xOy。在第一象限内存在垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出） 和平行于 y 轴，竖直向上的匀强电场，在第二象限内存在水平向右的匀强电场，两个象限中的电场强度大 小均为 E。有一带电微粒（质量为 m，电荷量为 q），以速率 轴上的 M 点（未画出），以速率 v0 v0 垂直于 x 轴从轴上 S 点射入第二象限，在 y 垂直于 y 轴射入第一象限，然后在 x 轴上的 N 点（未画出）与 x 轴正方 向成 60°角射出。已知重力加速度为 g，则（　　） A．OM 与 ON 比值为 1：1 B．带电微粒在第二象限和第一象限中运动的时间之比为 C．磁感应强度的大小为 D．电场强度的大小为 B E 31 ： mg qv0 2mg q 15．磁流体发电是一项新兴技术．如图表示了它的原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量 正、负带电粒子，而从整体来说呈电中性)喷射入磁场，在场中有两块金属板 A、B，这时金属板上就会聚 集电荷，产生电压．如果射入的等离子体速度均为 v，板间距离为 d，板平面的面积为 S，匀强磁场的磁感 应强度为 B，方向垂直于速度方向，负载电阻为 R，电离气体充满两板间的空间，其电阻率为 ρ，当发电 机稳定发电时，A、B 就是一个直流电源的两个电极．下列说法正确的是 （ ） A．图中 A 板是电源的正极 B．A、B 间的电压即为该发电机的电动势 C．正对面积 S 越大，该发电机电动势越大 D．电阻 R 越大，该发电机输出效率越高 二、填空题（共 4 题） 16．如图所示，两平行板间有场强为 E 的匀强电场，方向竖直向下，一带电荷量为 q 的负粒子（不计重 力），垂直于电场方向以速度 v 飞入两板间。为了使粒子沿直线飞出，应在垂直于纸面内加一方向为_____ ___的匀强磁场，其磁感应强度 B=_______。 17．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，在科学研究中具有重要应用．如图所示是 质谱仪工作原理简图，电容器两极板相距为 d，两端电压为 U，板间匀强磁场磁感应强度为 B1 ， 一束带 电量均为 q 的正电荷粒子从图示方向射入，沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场 B2 ， 结果分别打在 a、b 两点，测得两点间的距离为△R，由此可知，打在两点的粒子质量差为△m=________．（粒子重力不 计） 18．如下图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源 S 产生的正离子，经过 S1 和 S2 之间的加速电场，进入 速度选择器，P1 和 P2 间的电场强度为 E，磁感应强度为 B1，离子由 S3 射出后进入磁感应强度为 B2 的匀强 磁场区域，由于各种离子轨迹半径 R 不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线。 (1)若已知 S1S2 间加速电压为 U，并且磁感应强度 B2 半径 R 也是已知的，则离子的比荷 q __________