第6节 洛伦兹力与现代技术
1. 电荷在磁场(无其他场)中，不可能做的运动是( )
A．匀速圆周运动 B．平抛运动
C．静止 D．匀速直线运动
【答案】B
【解析】若运动电荷平行磁场方向进入磁场，则电荷做匀速直线运动，若运动电荷垂直磁场方向进入磁场，则电荷做匀速圆周运动，A、D正确；由于电荷的质量不计，故电荷不可能做平抛运动，B错误；静止的电荷不受洛伦兹力，在没有其他力时，电荷只能静止．
2．(2019·滨州期末)质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图所示，含有两种不同带电粒子的离子束(所有粒子带电荷量相同)经MN间的同一加速电压U从下底板由静止加速后从小孔S垂直于磁感线进入匀强磁场，运动半周后，打在照相底片上的P点和Q点，已知＝，则打在P点和Q点的两种粒子的质量之比是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】加速过程qU＝mv2，在磁场中运动Bqv＝m，由两式可得r＝，则＝＝＝，则＝.故D正确，A、B、C错误．
3．(2018·张家界名校模拟)如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度v沿直线穿过相互垂直的匀强电场(电场强度为E)和匀强磁场(磁感应强度为B1)的重叠区域，然后通过狭缝S0垂直进入另一匀强磁场(磁感应强度为B2)，最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，则下列说法正确的是( )
A．该束粒子带负电
B．P1板带负电
C．粒子的速度v满足关系式v＝
D．在磁感应强度为B2的磁场中，运动半径越大的粒子，荷质比越小
【答案】D
【解析】根据粒子在右侧磁场中的运动，利用左手定则，可判断出该束粒子带正电，故A错误；根据粒子在左侧运动可知，洛伦兹力方向向上，则电场力方向向下，P1板带正电，故B错误；由粒子做直线运动，粒子平衡，有qvB1＝qE，得粒子的速度v满足关系式v＝，故C错误；在磁感应强度为B2的磁场中，根据R＝，运动半径越大的粒子，荷质比越小，故D正确．
4．(2019·河南模拟)如图所示，平面直角坐标系xOy内，x轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.2 T，y轴上一点P(0,16)有一粒子源，能向各个方向释放出比荷为4×108 C/kg的正粒子，粒子初速度v0＝8×106 m/s，不计粒子重力，求x轴上有粒子穿过的坐标范围．
【答案】－8 cm≤x≤12 cm
【解析】粒子带正电，由左手定则可知，粒子在磁场中沿顺时针方向转动，粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qv0B＝m
代入数据解得r＝0.1 m＝10 cm
粒子临界运动轨迹如图所示，由几何知识得
xA＝，xB＝－
代入数据解得xA＝12 cm，xB＝－8 cm
x轴上有粒子穿过的坐标范围是－8 cm≤x≤12 cm.
