2019-2020学年高中物理 第2章 打开电磁联系的大门 4 电子束偏转的奥秘随堂演练课件 沪科版

[随堂检测]1．如图所示是表示从粒子源S以相同速度射出的三种粒子A、B、C在匀强磁场中运动的轨迹，由此可判定()A．带正电的是C粒子B．带正电的是A粒子C．不带电的是B粒子D．带负电的是A粒子解析：选BC．2．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是()A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行解析：选B．通电直导线与磁场方向平行时，安培力等于零，故选项A错；安培力一定垂直磁场和电流所决定的平面，即安培力方向一定垂直磁场方向，选项D错；洛伦兹力也一定垂直磁场与速度方向决定的平面，即洛伦兹力一定与运动方向垂直，洛伦兹力一定不做功，选项C错；二者的关系为：安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，选项B正确．3．如图所示，一细线悬吊小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直平面内摆动，C点为小球运动的最低位置，则()A．小球从等高的A点、B点分别摆至C点时速度大小相等B．小球从等高的A点、B点分别摆至C点时，小球从A点至C点时的速度大C．如果小球带正电，则小球从A点摆至C点的速度比从B点摆至C点时大D．如果小球带负电，则小球从A点摆至C点的速度比从B点摆至C点时大解析：选A．由于洛伦兹力对运动小球不做功，所以不论是正电荷还是负电荷，不论是从A点还是从B点摆至C点，机械能均守恒，所以B、C、D错，A对．4．1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，如图所示，核心部分是两个D形金属扁盒，接在高频电压的两极．在两D形盒的缝隙之间形成一加速电场．在中心附近放有粒子源，整个装置放在强大的匀强磁场中，磁场的方向垂直于D形盒的底面．下列说法正确的是()A．离子由加速器的中心附近进入加速器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解析：选AD．离子由加速器的中心附近进入加速器，从电场中获取能量，最后从加速器边缘离开，选项A、D正确．5．某处地磁场的方向水平地由南向北，大小为1．2×10－4T，一速度为5×105m/s，带电量为＋2e的粒子竖直向下飞入磁场．磁场作用于粒子的力的大小是多少？粒子将向哪个方向偏转？解析：由洛伦兹力公式得f＝qvB＝2×1．6×10－19×5×105×1．2×10－4N＝1．92×10－17N由左手定则可判断洛伦兹力向东，故粒子将向东偏转．答案：1．92×10－17N东[课时作业]一、选择题1．1932年，美国哪位科学家首创了回旋加速器()A．富兰克林B．洛伦兹C．劳伦斯D．麦克斯韦答案：C2．如图所示是用“洛伦兹力演示仪”演示时的两幅照片，忽略地磁场的影响，下列说法正确的是()A．甲图中的电子束不受洛伦兹力B．乙图中的电子束不受洛伦兹力C．甲图中的电子束处在垂直纸面的磁场中D．乙图中的电子束处在平行纸面的磁场中解析：选A．电子束沿垂直磁场方向在匀强磁场中运动，将受洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，故甲图的电子束不受洛伦兹力，A对；而当电子束的方向与磁场方向平行时，电子束将不受洛伦兹力作用，故甲图中的磁场方向应与电子束平行，C错；乙图中的电子束受洛伦兹力，磁场方向应与电子束运动方向垂直，故B、D均错．3．如图所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害，根据地磁场的分布特点，判断下列说法中正确的是()A．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱B．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极最弱C．地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同D．地磁场对宇宙射线无阻挡作用解析：选B．当带电粒子的运动方向与磁感线的方向在一条直线上时，磁场对它没有作用力，当带电粒子的运动方向与磁感线的方向垂直时，磁场对它的作用力最大．根据地磁场的方向和宇宙射线的入射方向不难判定，选项B正确．4．显像管是电视机中的一个重要元件，图为电视机显像管的偏转线圈示意图，圆心黑点表示电子枪射出的电子，它的方向由纸内指向纸外，当偏转线圈通以图示方向的电流时，电子束应()A．向左偏转B．向上偏转C．不偏转D．向下偏转解析：选B．由安培定则判断电子所在处的磁场方向水平向左，再由左手定则判断运动的电子受洛伦兹力向上．5．下列说法正确的是()A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功解析：选D．运动电荷受到洛伦兹力不仅跟磁场有关，还跟电荷的速度方向有关，在磁感应强度不为零的地方，当速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用．反之，洛伦兹力为零时，可能是因为运动电荷的速度方向与磁场方向平行，而不一定是磁感应强度为零，故选项A、B都错误．洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不改变带电粒子的速度大小，因此带电粒子的动能保持不变；速度是矢量，速度大小不变，但速度方向是改变的，因此，选项C错误，选项D是正确的．6．一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中()A．做圆周运动B．沿轴线来回运动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动解析：选D．通电螺线管内部磁场是与轴线相互平行的直线，带电粒子沿轴线射入时，其速度方向与磁场平行，故不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动，选项D正确．7．一长方形金属块放在匀强磁场中，将金属块通以电流，磁场方向和电流方向如图所示，则在金属块两表面M、N上()A．M集聚了电子B．M集聚了正电荷C．N集聚了电子D．N集聚了正电荷解析：选AD．在金属中自由电子的定向移动形成电流，所以图中的电流可以看成是沿相反方向运动的电子流，由左手定则可知电子受洛伦兹力向上，所以M面上聚集了电子．8．如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，板间场强为E．两板间的空间中加匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，一束电子以大小为v0的速度沿图中虚线方向射入，虚线平行于a、b板，要想电子沿虚线运动，则v0、E、B之间的关系应满足()A．v0＝E/BB．v0＝B/EC．v0＝E/BeD．v0＝Be/E解析：选A．要想使电子沿虚线运动，要求电子受到的电场力等于磁场力，即Eq＝Bqv0v0＝E/B．二、非选择题9．在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为＋q，试求出图中带电粒子此刻所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向．解析：甲因v⊥B，所以f＝qvB，方向与v垂直斜向上．乙由于v与B平行，所以不受洛伦兹力．丙v与B垂直，f＝qvB，方向与v垂直斜向下．答案：甲f＝qBv乙f＝0丙f＝qBv方向如图所示：10．如图所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B．一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域，最后到达感光板上的P点．经测量P、O间的距离为l，不计带电粒子受到的重力．求：(1)带电粒子所受洛伦兹力的大小；(2)带电粒子的质量．解析：(1)由洛伦兹力公式得f＝qvB(2)由洛伦兹力提供向心力得qvB＝mv2r由题意得r＝l2联立以上两式解得带电粒子的质量m＝qBl2v．答案：(1)qvB(2)qBl2v