第1章 第3节　洛伦兹力的应用（课件 学案 练习）高中物理 鲁科版（2019）选择性必修 第二册

第3节　洛伦兹力的应用 1.质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理如图所示，带电粒子（不计重力，初速度为0）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做匀速圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量。虚线为某粒子运动轨迹，由图可知（　　） A.此粒子带负电 B.下极板S2比上极板S1电势高 C.若只减小加速电压U，则半径r变大 D.若只减小入射粒子的质量，则半径r变小 2.（多选）一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示。D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是（　　） A.D形盒之间交变电场的周期为 B.质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大 C.质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大 D.质子离开加速器时的动能与R成正比 3.质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。某质谱仪的原理图如图所示，速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B1，偏转磁场（匀强磁场）的磁感应强度大小为B2。一电荷量为q的粒子在加速电场中由静止加速后进入速度选择器，恰好能从速度选择器进入偏转磁场做半径为R的匀速圆周运动。粒子重力不计，空气阻力不计。该粒子的质量为（　　） A. B. C. D. 4.如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同。利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。若正离子（不计重力）以水平速度v＝射入速度选择器，则（　　） A.正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器 B.正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器 C.仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器 D.仅改变离子的电荷量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器 5.质谱仪可以测定有机化合物分子结构，现有一种质谱仪的结构如图所示。有机物的气体分子从样品室注入离子化室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化成离子。若离子化后的离子带正电，初速度为零，此后经过高压电源区、圆形磁场室（内为匀强磁场）、真空管，最后打在记录仪上，通过处理就可以得到离子比荷，进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U，圆形磁场室的半径为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向指向磁场的圆心，则下列说法正确的是（　　） A.高压电源A端应接电源的正极 B.磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里 C.若离子化后的两同位素X1、X2（X1质量大于X2质量）同时进入磁场室后，出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ，则轨迹Ⅰ一定对应X1 D.若磁场室内的磁感应强度大小为B，当记录仪接收到一个明显的信号时，与该信号对应的离子比荷＝ 6.回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒的交流电压为U，静止质子经电压U加速后，进入D形盒，其最大轨道半径为R，磁场的磁感应强度为B，质子质量为m，电荷量为e。求： （1）质子最初进入D形盒的动能； （2）质子经回旋加速器最后得到的动能； （3）交流电源的频率。 7.一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为＋q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上。已知放置底片的区域MN＝L，且OM＝L。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后，原本打在MQ区域的离子即可在QN区域检测到。 （1）求原本打在MN中点P的离子的质量m； （2）为使原本打在P点的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围。 第3节　 ... ...