第1頁/共1頁2025北京高二（上）期末物理匯編質(zhì)譜儀與回旋加速器一、單選題1．（2025北京八一學(xué)校高二上期末）如圖所示，下端封閉、上端開口、內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一帶電小球，玻璃管的右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里。從某時(shí)刻開始，玻璃管在外力作用下，始終保持不變的速度，沿垂直于磁場方向進(jìn)入磁場中運(yùn)動(dòng)，最終小球從上端管口飛出。在這一過程中，小球所帶電荷量保持不變，下列說法正確的是（）A．帶電小球受到的洛倫茲力做正功B．玻璃管對(duì)帶電小球的彈力不做功C．帶電小球在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．帶電小球的機(jī)械能保持不變2．（2025北京順義一中高二上期末）如圖所示，速度選擇器的兩平行導(dǎo)體板之間有方向互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里。一電荷量為＋q的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入速度選擇器后，恰能沿圖中虛線通過。不計(jì)粒子重力，下列說法可能正確的是（）

A．電荷量為的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后將向下偏轉(zhuǎn)B．電荷量為的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后將做類似平拋的運(yùn)動(dòng)C．電荷量為的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后動(dòng)能將逐漸增大D．電荷量為的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后動(dòng)能將逐漸減小3．（2025北京八一學(xué)校高二上期末）如圖所示的平行板器件中，電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。一電荷量為+q的粒子以速度v從該裝置的左端沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)。忽略粒子重力的影響，則（）

A．該粒子的速度B．若只將粒子的電荷量改為，其將往上偏C．若只將粒子的電荷量改為+2q，其將往下偏D．若只將粒子的速度變?yōu)?v，其將往上偏4．（2025北京順義一中高二上期末）圖甲是洛倫茲力演示儀。圖乙是演示儀結(jié)構(gòu)圖，玻璃泡內(nèi)充有稀薄的氣體，由電子槍發(fā)射電子束，在電子束通過時(shí)能夠顯示電子的徑跡。圖丙是勵(lì)磁線圈的原理圖，兩線圈之間產(chǎn)生近似勻強(qiáng)磁場，線圈中電流越大磁場越強(qiáng)，磁場的方向與兩個(gè)線圈中心的連線平行。電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線圈的電流來調(diào)節(jié)。若電子槍垂直磁場方向發(fā)射電子，給勵(lì)磁線圈通電后，能看到電子束的徑跡呈圓形。關(guān)于電子束的軌道半徑，下列說法正確的是（）A．只增大電子槍的加速電壓，軌道半徑不變B．只增大電子槍的加速電壓，軌道半徑變小C．只增大勵(lì)磁線圈中的電流，軌道半徑不變D．只增大勵(lì)磁線圈中的電流，軌道半徑變小5．（2025北京昌平高二上期末）回旋加速器的工作原理如圖所示。是兩個(gè)中空的半圓形金屬盒，它們之間有一定的電勢差U。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直。A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在兩盒之間被加速，然后進(jìn)入磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再次到達(dá)兩盒間的縫隙時(shí)，改變電場方向，使粒子再次被加速，如此反復(fù)。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間忽略不計(jì)。粒子所受重力忽略不計(jì)。下列說法正確的是（）A．粒子每在電場中加速一次，動(dòng)能的增加量都相同B．粒子在磁場中運(yùn)行的圓周越來越大，其周期會(huì)越來越長C．若只增大電壓U，會(huì)使粒子射出D形金屬盒的動(dòng)能增大D．若只增大兩盒之間的距離，會(huì)使粒子射出D形盒的動(dòng)能增大6．（2025北京通州高二上期末）空間中存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場（未畫出），兩相同極板A與B豎直放置在磁場中，極板間的電壓為U，間距為d，其中極板A帶正電。一帶電微粒由A板附近的M點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B板附近的N點(diǎn)，如圖所示。下列說法正確的是（）A．微粒帶負(fù)電B．磁場方向垂直于紙面向里C．微粒運(yùn)動(dòng)的速度大小D．同時(shí)減小微粒的速度大小和極板間的距離，其他條件不變，微粒仍有可能在A、B板間沿直線運(yùn)動(dòng)二、多選題7．（2025北京101中高二上期末）如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)工作原理圖。發(fā)電通道是個(gè)中空長方體，前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的平行金屬板，其間加有平行金屬板面向里的勻強(qiáng)磁場，兩金屬板與量程足夠大的滑動(dòng)變阻器R相連，將氣體加熱到使之高度電離，形成等離子體，等離子體以速度v平行于兩邊噴入兩板間，這時(shí)兩板上就會(huì)聚集電荷而產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)與一般發(fā)電機(jī)的不同之處，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。已知發(fā)電通道長，高、寬分別為l、a、b，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的阻值為時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率達(dá)到最大。下列判斷正確的是（）A．發(fā)電機(jī)上極板為正極B．等離子體的電阻率大小為C．兩極板間電壓大小為D．電源輸出功率最大時(shí)，電源效率也最大8．（2025北京八一學(xué)校高二上期末）如圖所示，將非磁性材料制成的圓管置于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)含有大量正負(fù)離子的導(dǎo)電液體從管中由左向右流過磁場區(qū)域時(shí)，測得管兩側(cè)M、N兩點(diǎn)之間有電勢差U。忽略離子重力影響，則（）A．M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)B．N點(diǎn)的電勢高于M點(diǎn)C．管中導(dǎo)電液體的流速越大，M、N兩點(diǎn)之間的電勢差U越大D．管中導(dǎo)電液體的離子濃度越大，M、N兩點(diǎn)之間的電勢差U越大9．（2025北京豐臺(tái)高二上期末）某回旋加速器的工作原理如圖所示。和是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電勢差，大小為U。兩個(gè)金屬盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中，盒的中央A處的粒子源可以產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為的粒子。控制兩盒間的電勢差，改變電場方向，使粒子每次經(jīng)過窄縫都會(huì)被電場加速，之后進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過若干次加速后，粒子從盒邊緣離開。忽略粒子的初速度、粒子的重力、粒子間的相互作用及相對(duì)論效應(yīng)。下列說法正確的是（）A．粒子每次通過加速電場的動(dòng)能增加量相同B．粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期逐漸增大C．只增大窄縫的電勢差U，能減小粒子被加速的次數(shù)D．只增大窄縫的電勢差U，能增大粒子離開加速器的最大動(dòng)能10．（2025北京順義一中高二上期末）如圖所示，水平放置的兩個(gè)正對(duì)的帶電金屬板MN、PQ間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在a點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的微粒，釋放后微粒沿曲線acb運(yùn)動(dòng)，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度為零，c點(diǎn)是曲線上離MN板最遠(yuǎn)的點(diǎn)。已知微粒的質(zhì)量為m，電荷量為q，重力加速度為g，不計(jì)微粒所受空氣阻力，則下列說法中正確的是（）A．微粒在a點(diǎn)時(shí)加速度方向豎直向下B．微粒在c點(diǎn)時(shí)具有最大速度C．微粒運(yùn)動(dòng)過程中的最大速率為D．微粒到達(dá)b點(diǎn)后將沿原路徑返回a點(diǎn)11．（2025北京順義一中高二上期末）回旋加速器的工作原理如圖所示，D?和D?是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，它們之間有電勢差。兩個(gè)半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中。中央A處的粒子源可以產(chǎn)生粒子，粒子在兩盒之間被電場加速，進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。粒子離開A處時(shí)的速度、在電場中的加速時(shí)間以及粒子的重力均可忽略不計(jì)。不考慮粒子間的相互作用及相對(duì)論效應(yīng)。下列說法正確的是（）A．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能越大B．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長C．電勢差越大，粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短D．電勢差越大，粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能越大12．（2025北京西城高二上期末）我國空間站的霍爾推進(jìn)器某局部區(qū)域可抽象成如圖所示的模型。xOy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點(diǎn)沿x軸正方向水平入射，入射速度為v0時(shí)，電子沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)；入射速度為v（v<v0）時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線所示，且在最高點(diǎn)與在最低點(diǎn)所受的合力大小相等。不計(jì)重力及電子間相互作用，下列說法正確的是（）A．電場強(qiáng)度的大小E=v0BB．電子向上運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)能逐漸減少C．電子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度大小為2v0+vD．電子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度大小為2v0-v三、解答題13．（2025北京懷柔高二上期末）某一質(zhì)譜儀原理如圖所示，區(qū)域Ⅰ為粒子加速器，加速電壓為U1；區(qū)域Ⅱ?yàn)樗俣冗x擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；區(qū)域Ⅲ為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。一質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子，初速度為0，經(jīng)粒子加速器加速后，該粒子恰能沿直線通過速度選擇器，由O點(diǎn)沿垂直于邊界MN的方向進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，打在P點(diǎn)上。忽略粒子所受重力，求(1)粒子進(jìn)入速度選擇器的速度v；(2)速度選擇器的兩極板電壓U2；(3)OP之間的距離。14．（2025北京順義一中高二上期末）質(zhì)譜儀是一種檢測和分離同位素的儀器。如圖所示，某種電荷量為+q的粒子，從容器A下方的小孔S1進(jìn)入電壓為U的加速電場，其初速度可忽略不計(jì)。這些粒子經(jīng)過小孔S2沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，形成等效電流為I的粒子束。隨后粒子束在照相底片MN上的P點(diǎn)形成一個(gè)曝光點(diǎn)，P點(diǎn)與小孔S2之間的距離為D。不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用。（1）求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的動(dòng)能Ek；（2）求在t時(shí)間內(nèi)照相底片接收到的粒子總質(zhì)量M；（3）衡量質(zhì)譜儀性能的重要指標(biāo)之一是與粒子質(zhì)量有關(guān)的分辨率。粒子的質(zhì)量不同，在MN上形成曝光點(diǎn)的位置就會(huì)不同。質(zhì)量分別為m和m+Δm的同種元素的同位素在底片MN上形成的曝光點(diǎn)與小孔S2之間的距離分別為d和d+Δd（Δd<<d），其中Δd是質(zhì)譜儀能分辨出來的最小距離，定義質(zhì)譜儀的分辨率為，請(qǐng)寫出質(zhì)譜儀的分辨率與d、Δd的關(guān)系式。15．（2025北京101中高二上期末）一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示，電荷量為、質(zhì)量為的正離子，從容器A下方的小孔飄入電壓為的加速電場，其初速度幾乎為0。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，最后打在照相底片的中點(diǎn)上。已知，放置底片的區(qū)域，且。（1）求離子進(jìn)入磁場時(shí)的速度的大小；（2）求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；（3）某次測量發(fā)現(xiàn)底片左側(cè)包括點(diǎn)在內(nèi)的區(qū)域損壞，檢測不到離子，但右側(cè)區(qū)域仍能正常檢測到離子。若要使原來打到底片中點(diǎn)的離子可以被檢測，在不改變底片位置的情況下，分析說明可以采取哪些措施調(diào)節(jié)質(zhì)譜儀。16．（2025北京八一學(xué)校高二上期末）如圖所示，兩平行金屬板間距為d，電勢差為U，板間電場可視為勻強(qiáng)電場；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。電荷量為、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場加速后射出，并進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。忽略重力的影響，求：（1）粒子從電場射出時(shí)速度v的大小；（2）粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R；（3）粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。17．（2025北京通州高二上期末）某一具有速度選擇器的質(zhì)譜儀的部分結(jié)構(gòu)如圖所示，速度選擇器A的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，方向垂直于紙面向里。兩板間電壓為U，距離為d。帶正電的粒子以某一速度恰好能通過速度選擇器，之后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器B。偏轉(zhuǎn)分離器磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。粒子質(zhì)量為m、電荷量為e，不計(jì)粒子重力。(1)分析說明速度選擇器中電場的方向；(2)求粒子進(jìn)入速度選擇器時(shí)的速度大小v；(3)求粒子在偏轉(zhuǎn)分離器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。18．（2025北京豐臺(tái)高二上期末）如圖所示，在xOy平面內(nèi)存在一個(gè)正方形區(qū)域ABCD，區(qū)域邊長為2l，O、分別為AB、CD的中點(diǎn)，空間中分別存在勻強(qiáng)電場或勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子從O點(diǎn)以速度v垂直AB邊界射入該區(qū)域，經(jīng)過電場或磁場運(yùn)動(dòng)到該區(qū)域的C點(diǎn)。不計(jì)帶電粒子受到的重力。(1)若在整個(gè)空間加一平行y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，求勻強(qiáng)電場E的大小；(2)若在整個(gè)空間加一垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；(3)若在整個(gè)空間存在（1）中的電場，要使該粒子沿方向運(yùn)動(dòng)，可在空間中再加上垂直xOy的勻強(qiáng)磁場，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。19．（2025北京昌平高二上期末）人們假定在小磁針極上聚集著正磁荷，在極上聚集著負(fù)磁荷。類比點(diǎn)電荷的庫侖定律，真空中距離為的點(diǎn)磁荷、之間滿足磁荷的庫侖定律（真空磁導(dǎo)率是一個(gè)基本物理常量）。磁場強(qiáng)度在歷史上最先由磁荷觀點(diǎn)引出，單位正點(diǎn)磁荷在磁場中所受的力被稱為磁場強(qiáng)度（符號(hào)為。假設(shè)真空中存在一靜止點(diǎn)磁荷，其周圍磁場呈均勻輻射狀分布，如圖所示。(1)若空間存在試探點(diǎn)磁荷與點(diǎn)磁荷距離為，受磁力為。類比電場強(qiáng)度的定義寫出磁場強(qiáng)度的定義式；并結(jié)合磁荷的庫侖定律推導(dǎo)。(2)一帶電微粒A在點(diǎn)磁荷上方沿順時(shí)針方向（俯視）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心到點(diǎn)磁荷的距離為，運(yùn)動(dòng)周期為，重力加速度為，帶電微粒A的運(yùn)動(dòng)對(duì)磁場造成的影響可忽略。分析A帶正電還是負(fù)電，并求出所在軌道的磁場強(qiáng)度大小。20．（2025北京西城高二上期末）“東方超環(huán)”是我國研究可控核聚變反應(yīng)的超大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，此裝置需要利用“剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將帶電粒子從混合粒子束中剝離出來。如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的剩余離子電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)方案的原理簡圖，在兩平行金屬板間加上恒定電壓，讓以相同速度水平運(yùn)動(dòng)的分布均勻的混合粒子束經(jīng)過電場，其中帶電粒子偏轉(zhuǎn)，打在極板上的就被極板收集。為了收集從電場中射出的正電粒子，可在緊靠平行金屬板的右側(cè)區(qū)域加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，使從電場中射出的正電粒子回到電場被收集。已知極板長度為2L，板間距為d，正電粒子的比荷為，正電粒子離開電場時(shí)豎直方向的最大偏移量為y（y<d），正電粒子從電場射出時(shí)的速度大小為v。不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力，不考慮場的邊緣效應(yīng)。(1)求：不加磁場時(shí)，正電粒子被收集的百分比；(2)為了確保每一個(gè)從電場中射出的正電粒子最終都能夠重新回到電場當(dāng)中被收集，求：所加勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的取值范圍。（可畫圖輔助說明）21．（2025北京海淀高二上期末）加速器在核物理和粒子物理研究中發(fā)揮著巨大的作用，回旋加速器是其中的一種。如圖所示為回旋加速器的工作原理圖。和是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，分別和一高頻交流電源兩極相連。兩盒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒面。位于盒圓心附近的A處有一個(gè)粒子源，產(chǎn)生質(zhì)量為、電荷量為的帶電粒子。不計(jì)粒子的初速度、重力和粒子通過兩盒間的縫隙的時(shí)間，加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)。(1)求所加交流電源的周期；(2)若已知半圓金屬盒的半徑為，請(qǐng)估算粒子離開加速器時(shí)獲得的最大動(dòng)能。22．（2025北京八一學(xué)校高二上期末）半導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)電的粒子—“載流子”有兩種：電子和空穴（空穴可視為能移動(dòng)的帶正電的粒子），每個(gè)載流子所帶電量的絕對(duì)值均為e。如圖1所示，將一塊長為a、寬為b、厚為c的長方體半導(dǎo)體樣品板靜止放置，沿x軸方向施加一勻強(qiáng)電場，使得半導(dǎo)體中產(chǎn)生沿x軸正方向的恒定電流，之后沿y軸正方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，很快會(huì)形成一個(gè)沿z軸負(fù)方向的穩(wěn)定電場，稱其為霍爾電場。（1）若樣品板中只存在一種載流子，測得與z軸垂直的兩個(gè)側(cè)面（圖1中“上表面”和“下表面”）之間電勢差為，求霍爾電場的電場強(qiáng)度大小。（2）現(xiàn)發(fā)現(xiàn)一種新型材料制成的樣品板中同時(shí)存在電子與空穴兩種載流子，單位體積內(nèi)電子和空穴的數(shù)目之比為。電子和空穴在半導(dǎo)體中定向移動(dòng)時(shí)受到材料的作用可以等效為一個(gè)阻力，假定所有載流子所受阻力大小正比于其定向移動(dòng)的速率，且比例系數(shù)相同。a．請(qǐng)?jiān)趫D2（圖1的樣品板局部側(cè)視圖）中分別畫出剛剛施加磁場瞬間，電子和空穴所受洛倫茲力的示意圖。b．在霍爾電場穩(wěn)定后（即圖1中“上表面”和“下表面”積累的電荷量不再改變），電子和空穴沿x方向定向移動(dòng)的速率分別為和。關(guān)于電子和空穴沿z軸方向的運(yùn)動(dòng)情況，某同學(xué)假設(shè)了兩種模型：模型①：電子和空穴都不沿z軸方向做定向移動(dòng)；模型②：電子和空穴仍沿z軸方向做定向移動(dòng)。請(qǐng)依據(jù)受力情況和電荷守恒等基本規(guī)律，判斷該樣品中電子和空穴沿z軸方向的運(yùn)動(dòng)情況符合哪種模型。若認(rèn)為模型①正確，請(qǐng)計(jì)算電子受到的霍爾電場的電場力大小；若認(rèn)為模型②正確，請(qǐng)計(jì)算電子與空穴沿z方向定向移動(dòng)的速率和之比。c．在（2）b基礎(chǔ)上，求霍爾電場穩(wěn)定后電場強(qiáng)度大小。?

參考答案1．C【詳解】A．洛倫茲力始終與速度垂直不做功，故A錯(cuò)誤；B．帶電小球在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有水平向右的速度分量和豎直向上的速度分量，由左手定則知洛倫茲力斜向左上方，因此玻璃管對(duì)帶電小球有向右的彈力，該彈力對(duì)小球做正功，故B錯(cuò)誤；C．玻璃管在外力作用下始終保持不變的速度，則小球向右的速度分量保持不變，豎直向上的洛倫茲力分量保持不變，因此在豎直方向小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確；D．小球在磁場中運(yùn)動(dòng)過程中，受重力，洛倫茲力和玻璃管對(duì)其向右的彈力，洛倫茲力不做功，彈力對(duì)其做正功，因此小球的機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤。故選C。2．D【詳解】A．電荷量為的粒子以速度v進(jìn)入后受力平衡，則有由左手定則可知，洛倫茲力豎直向上，電場力豎直向下，即電場強(qiáng)度的方向豎直向下，且有當(dāng)電荷量為的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后，由左手定則可知，粒子所受的洛倫茲力豎直向下，電場力豎直向上，且有則粒子受力平衡，將沿著圖中虛線通過，故A錯(cuò)誤；B．電荷量為的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后，向下的電場力為向上的洛倫茲力為由于，所以粒子受力平衡，將沿著圖中虛線通過，故B錯(cuò)誤；C．電荷量為的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后，向下的電場力為向上的洛倫茲力為由于，所以，即粒子剛從S點(diǎn)進(jìn)入后所受合力豎直向上，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡將向上彎曲，此過程中電場力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的動(dòng)能將逐漸減小，故C錯(cuò)誤；D．電荷量為的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后，向上的電場力為向下的洛倫茲力為由于，所以，即粒子剛從S點(diǎn)進(jìn)入后所受合力豎直向下，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡將向下彎曲，此過程中電場力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的動(dòng)能將逐漸減小，故D正確。故選D。3．D【詳解】A．根據(jù)題意可知，粒子做直線運(yùn)動(dòng)，則有解得故A錯(cuò)誤；B．若只將粒子改為帶負(fù)電，洛倫茲力和電場力的方向均反向，則粒子仍沿直線通過，故B錯(cuò)誤；C．若只將粒子的電荷量改為+2q，洛倫茲力和電場力的大小均變?yōu)樵瓉淼?倍，則粒子仍沿直線通過，故C錯(cuò)誤；D．若只將粒子的速度變?yōu)?v，洛倫茲力大小變?yōu)樵瓉淼?倍，電場力大小不變，洛倫茲力大于電場力，由左手定則可知，洛倫茲力向上，則粒子將往上偏，故D正確。故選D。4．D【詳解】電子在加速電場中加速，由動(dòng)能定理得電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力可得聯(lián)立解得AB．只增大電子槍的加速電壓，電子的軌道半徑變大，故AB錯(cuò)誤；CD．只增大勵(lì)磁線圈中的電流，電流產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，則電子的軌道半徑變小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。5．A【詳解】A．根據(jù)題意，由動(dòng)能定理可知，粒子每在電場中加速一次，動(dòng)能的增加量可知，每次動(dòng)能的增加量都相同，故A正確；B．根據(jù)題意，由可得由于增大，則粒子在磁場中運(yùn)行的圓周越來越大，由可知，其周期不變，故B錯(cuò)誤；C．結(jié)合B分析可知，設(shè)D形盒的半徑為，則粒子的最大速度為則粒子射出D形金屬盒的動(dòng)能可知，增大電壓U和增大兩盒之間的距離，不會(huì)使粒子射出D形盒的動(dòng)能增大，故CD錯(cuò)誤。故選A。6．B【詳解】AB．極板A帶正電，電場方向水平向右，粒子受到重力、電場力與洛倫茲力作用做直線運(yùn)動(dòng)，則粒子一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)，合力為0，若粒子帶負(fù)電，粒子所受重力方向豎直向下，電場力方向一定水平向左，根據(jù)左手定則可知，當(dāng)磁場垂直于紙面向里時(shí)，洛倫茲力方向垂直于MN斜向右下方，此時(shí)，合力一定不為0，當(dāng)磁場垂直于紙面向外時(shí)，洛倫茲力方向垂直于MN斜向左上方，此時(shí)，合力也一定不為0，可知，粒子一定帶正電，重力方向豎直向下，電場力方向水平向右，根據(jù)左手定則可知，當(dāng)磁場垂直于紙面向里時(shí)，洛倫茲力方向垂直于MN斜向左上方，此時(shí)，合力可能為0，當(dāng)磁場垂直于紙面向外時(shí)，洛倫茲力方向垂直于MN斜向右上方，此時(shí)，合力一定不為0，結(jié)合上述，粒子帶正電，磁場垂直于紙面向里，故A錯(cuò)誤，B正確；C．令粒子質(zhì)量為m，結(jié)合上述，根據(jù)平衡條件有解得故C錯(cuò)誤；D．結(jié)合上述可知，重力、電場力與洛倫茲力的合力為0，重力為一個(gè)恒力，根據(jù)平衡條件可知，三個(gè)力能夠構(gòu)成一個(gè)直角三角形，其中重力對(duì)應(yīng)的直角邊一定，若同時(shí)減小微粒的速度大小和極板間的距離，即減小洛倫茲力，增大電場力，由于電場力方向不變，則這三個(gè)力不可能再構(gòu)成一個(gè)閉合的直角三角形，即合力不可能為0，微粒不可能在A、B板間沿直線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選B。7．AB【詳解】A．由左手定則可判斷正離子受到向上的洛倫茲力向上運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子受到向下的洛倫茲力而向下運(yùn)動(dòng)，故發(fā)電機(jī)上極板為正極、下極板為負(fù)極，A正確；B．等離子體的電阻，即發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻為當(dāng)時(shí)電源的輸出功率最大，解得B正確；C．穩(wěn)定后滿足解得電機(jī)的電動(dòng)勢為正常工作時(shí)，兩極板間電壓為路端電壓，小于，C錯(cuò)誤；D．電源輸出功率最大時(shí)，電源效率為外電阻越大，電源效率越高，D錯(cuò)誤。故選AB。8．AC【詳解】AB．管中的導(dǎo)電液體從管中由左向右流過磁場區(qū)域時(shí)，由左手定則帶電液體在洛倫茲力的作用下，帶正電的液體向上偏，帶負(fù)電的液體向下偏，使管上壁帶正電、下壁帶負(fù)電，所以M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)，A正確，B錯(cuò)誤；CD．兩管壁最后電壓穩(wěn)定時(shí)，則有電場力與洛倫茲力平衡管中導(dǎo)電液體的流速越大，M、N兩點(diǎn)之間的電勢差U越大，C正確，與液體離子濃度無關(guān)，D錯(cuò)誤。故選AC。9．AC【詳解】A．由動(dòng)能定理，可知電場力對(duì)粒子做功為由動(dòng)能定理可知可知粒子每次通過加速電場的動(dòng)能增加量相同，故A正確；B．由洛倫茲力提供向心力結(jié)合粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可得到粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為可知其周期不變，故B錯(cuò)誤；D．由粒子離開D形盒時(shí)，動(dòng)能最大，可知故其最大動(dòng)能可知U對(duì)其最大動(dòng)能無影響，故D錯(cuò)誤；C．由動(dòng)能定理，可計(jì)算加速次數(shù)滿足可知故增大U，可減小粒子被加速的次數(shù)，故C正確。故選AC。10．AB【詳解】A．微粒在a點(diǎn)時(shí)，速度為0，故洛倫茲力為0，微粒受到的重力與電場力的方向都是向下的，故此時(shí)微粒的加速度方向豎直向下，故A正確；B．當(dāng)微粒由a運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，重力與電場力都做正功，根據(jù)動(dòng)能定理可知微粒在c點(diǎn)時(shí)具有最大速度，故B正確；C．微粒在c點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大，速度最大，若此時(shí)速率為則存在mg+Eq=Bqv則微粒在c點(diǎn)時(shí)受到的重力、電場力和洛倫茲力是平衡的，實(shí)際微粒在c點(diǎn)做的是曲線運(yùn)動(dòng)，其向心力豎直向上，故這三個(gè)力不是平衡力，故上式是不成立的，故C錯(cuò)誤；D．微粒到達(dá)b后，再向下運(yùn)動(dòng)．又會(huì)受到向右的洛倫茲力，所以它會(huì)向右偏轉(zhuǎn)，而不會(huì)沿原路返回到a點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。故選AB。11．ABC【詳解】AD．由于回旋加速器中粒子在電場中加速的時(shí)間可以忽略，則由牛頓第二定律有化簡得粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能為故磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能越大，與電勢差無關(guān)，故A正確，D錯(cuò)誤；BC．粒子在磁場中的周期為設(shè)一共加速了n次粒子恰好離開回旋加速器，則有粒子在回旋加速器運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為由以上各式解得由上式可知，電勢差一定時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長，電勢差越大，粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短，故BC正確；故選ABC。12．AD【詳解】A．當(dāng)入射速度為v0時(shí)，電子沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)，則有可得電場場強(qiáng)大小為A正確；B．若入射速度小于v0時(shí)，則，且電子向上偏轉(zhuǎn)，則受到向上的電場力做正功，洛倫茲力不做功，故電子向上運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)能逐漸增加，B錯(cuò)誤；CD．入射速度為v（v<v0）時(shí)，可將電子的入射速度分解為水平向右的速度和水平向左的速度，電子運(yùn)動(dòng)可看成水平向右的勻速直線運(yùn)動(dòng)和順時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度大小為C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。13．(1)；(2)；(3)【詳解】(1)粒子加速過程根據(jù)動(dòng)能定理，有解得(2)粒子經(jīng)過速度選擇器過程受力平衡，有解得(3)粒子在分離器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，有14．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）根據(jù)動(dòng)能定理得（2）粒子在電場中加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立解得每個(gè)粒子質(zhì)量t時(shí)間內(nèi)接收的粒子數(shù)t時(shí)間內(nèi)照相底片接收到的粒子總質(zhì)量（3）由可得因此由于Δd<<d因此Δd2可略掉所以質(zhì)譜儀的分辨率15．（1）；（2）；（3）見解析【詳解】（1）離子加速過程，根據(jù)功能關(guān)系得（2）離子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)題意得（3）)由(1)(2)可推得可知，將r增大的調(diào)整措施有增大加速電場的電壓U，或減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。16．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）在電場中，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理有解得（2）由題意可知，粒子進(jìn)入磁場中的速度為v，其在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有解得（3）粒子在磁場中的周期為T，有由題意及幾何關(guān)系可知，其粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期，所以設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，有解得17．(1)電場方向垂直于速度選擇器極板向左(2)(3)【詳解】（1）帶正電的粒子在A中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力與電場力平衡，根據(jù)