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2013【三维设计】高二物理鲁科版选修3-1教师用书:第1部分第6章第3节随堂基础巩固 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=eq\f(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D1、D2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D1、D2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U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2。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U2为多少? (3)粒子在B2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U1加速,由动能定理得eU1=eq\f(1,2)mv2得v=eq\r(\f(2eU1,m))。 (2)在b中,正电子受到的电场力和洛伦兹力大小相等,即 eeq\f(U2,d)=evB1,代入v值得U2=dB1eq\r(\f(2eU1,m))。 (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=eq\f(mv,B2e),代入v值得R=eq\f(1,B2)eq\r(\f(2U1m,e))。 答案:(1)eq\r(\f(2eU1,m))(2)B1deq\r(\f(2eU1,m))(3)eq\f(1,B2)eq\r(\f(2U1m,e))