1、2021年高三物理选择题强化训练专题八 复合场一、单选题1.如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是A+x方向B-x方向C+y方向D-y方向【答案】A【解析】据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向（沿z轴负方向看），通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向，则选项A正确。2.如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc.已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面
2、内向左做匀速直线运动下列选项正确的是()Amambmc BmbmamcCmcmamb Dmcmbma【答案】B【解析】对微粒a，洛伦兹力提供其做圆周运动所需向心力，且magEq，对微粒b，qvBEqmbg，对微粒c，qvBmcgEq，联立三式可得mbmamc，选项B正确3.如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P、Q间的加速电场;静电分析器,即中心线半径为R的四分之一圆形通道,通道内有均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心O,且与圆心O等距的各点电场强度大小相等;磁感应强度为B的有界匀强磁场,方向垂直纸面向外;胶片M。由粒子源发出的不同带电粒子,经加速电场加速后进
3、入静电分析器,某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场,最终打到胶片上的某点。粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受重力。下列说法正确的是()。A.从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等B.从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等C.打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等D.打到胶片上位置距离O点越远的粒子,比荷越大【解析】从小孔S进入磁场,说明粒子在电场中运动半径相同,在静电分析器中,qE=,无法判断出粒子的速度和动能是否相等,A、B两项错误;打到胶片上同一点的粒子,在磁场中运动的半径相同,由qvB=m,qE=,联立可得r=,所以打到胶片上同一点的粒子速度相等,与比荷无
4、关,C项正确,D项错误。【答案】C4.如图所示,在正交的匀强电场和匀强磁场中有质量和电荷量都相同的两油滴M、N。M静止,N做半径为R的匀速圆周运动,若N与M相碰后并结合在一起,则碰后M、N整体将()。A.以N原速率的一半做匀速直线运动B.以为半径做匀速圆周运动C.仍以R为半径做匀速圆周运动D.做周期为N的一半的匀速圆周运动【解析】设M、N的质量和电荷量分别为m、q,碰撞前N的速率为v。碰撞后瞬间整体的速率为v。碰撞前,对N,由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,得R=;对M有qE=mg;碰撞过程,取碰撞前N的速度方向为正方向,由动量守恒定律有mv=2mv,得v=;MN整体受到的电场力为2qE,重
5、力为2mg,则2qE=2mg,所以整体的电场力和重力仍平衡,因此碰后整体做匀速圆周运动,轨迹半径r=,A、C两项错误,B项正确;N原来的周期TN=,碰后整体的周期T=TN,D项错误。【答案】B5.(2016全国卷)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为()A.11 B.12 C.121 D.144【解析】设质子的质量和电荷量分别为m
6、1、q1，一价正离子的质量和电荷量为m2、q2。对于任意粒子，在加速电场中，由动能定理得qUmv20，得v在磁场中qvBm由式联立得m，由题意知，两种粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，加速电压U不变，其中B212B1，q1q2，可得144，故选项D正确。【答案】D6.为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计。该装置由绝缘材料制成，其长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下底面方向加一匀强磁场，前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(
7、单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A.M端的电势比N端的高B.电压表的示数U与a和b均成正比，与c无关C.电压表的示数U与污水的流量Q成正比D.若污水中正负离子数相同，则电压表的示数为0【解析】由左手定则可知正电荷打在N端，所以M端的电势比N端的低，故选项A错误；由qqBv，解得UBbv，故选项B、D错误；污水的流量QvSbcc，所以电压表的示数U与污水的流量Q成正比，故选项C正确。【答案】C7.如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下,磁场的方向垂直于纸面向里,一带电液滴P恰好处于静止状态,则下列说法正确的是()。A.若撤去电场,P可能做匀加速直线运
8、动B.若撤去磁场,P可能做匀加速直线运动C.若给P一初速度,P可能做匀加速直线运动D.若给P一初速度,P可能沿顺时针方向做匀速圆周运动【解析】仅撤去电场,液滴受重力向下运动从而具有向下的速度,液滴受洛伦兹力,速度改变,洛伦兹力方向随速度方向的变化而变化,P不可能做匀加速直线运动,A项错误;液滴静止时不受洛伦兹力,重力和电场力相互平衡,所以仅撤去磁场,P仍然静止,B项错误;若给P一初速度,则当P初速度方向与磁场平行时,P不受洛伦兹力,重力和电场力仍平衡,P受力平衡,可以做匀速直线运动,但是不能做匀加速直线运动,C项错误;当P的初速度方向与磁场垂直时,重力和电场力的合力为零,洛伦兹力提供向心力,P
9、带负电,做顺时针方向的匀速圆周运动,D项正确。【答案】D8（2020年全国II卷）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（）A. M处的电势高于N处的电势B. 增大M、N之间的加速电压可使P点左移C. 偏转磁场的方向垂直于纸面向外D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移【答案
10、】D【解析】【详解】A由于电子带负电，要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知M的电势低于N的电势，故A错误；B增大加速电压则根据可知会增大到达偏转磁场的速度；又根据在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有可得可知会增大在偏转磁场中的偏转半径，由于磁场宽度相同，故根据几何关系可知会减小偏转的角度，故P点会右移，故B错误；C电子在偏转电场中做圆周运动，向下偏转，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故C错误；D由B选项的分析可知，当其它条件不变时，增大偏转磁场磁感应强度会减小半径，从而增大偏转角度，使P点左移，故D正确。故选D。9.(2019天津卷，)笔记本电脑机身和
11、显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的()A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关C.前、后表面间的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为【解析】由左手定则判断，后表面带负电，电势低，A错误；电子受力平衡后，U
12、稳定不变，由eevB得UBav，与v成正比，与c无关，B、C错误；洛伦兹力FevB，D正确。【答案】D10.(2019天津卷)如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程()A.动能增加mv2 B.机械能增加2mv2C.重力势能增加mv2 D.电势能增加2mv2【解析】动能变化量Ekm(2v)2mv2mv2，A错误；除重力以外的其他力做的功等于小球机械能的改变量，在题中电场力做功，机械能增加量等于电势能减少量。带电小球在水平方向做向左的匀加速直线运动，由运动学公式得(2v)202x，
13、则电势能减少量等于电场力做的功Ep电W电qEx2mv2，B正确，D错误；在竖直方向做匀减速运动，到N时竖直方向的速度为零，由v22gh，得重力势能增加量Ep重mghmv2，C错误。【答案】B11.用回旋加速器分别加速某一元素的一价正离子和二价正离子，粒子开始释放的位置均在A点，加速电压相同，则关于一价正离子和二价正离子的加速过程情况，下列说法不正确的是()A.获得的最大速度之比为12B.获得的最大动能之比为14C.加速需要的交变电压的频率之比为21D.经加速电场加速的次数之比为12【解析】某元素的一价正离子和二价正离子的电荷量之比为12，质量相等，由Ekmv2m2，可知获得的最大动能之比为14
14、，速度之比为12，故选项A、B正确；加速电压的周期等于粒子在磁场中运动的周期，即T，可见交变电压的周期之比为21，频率之比为12，故选项C错误；经加速电场加速，有nqU，解得n，因此加速的次数之比为12，故选项D正确。【答案】C12.如图所示,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里。纸面内有两个半径不同的半圆在b点平滑连接后构成一绝缘光滑环。一带电小球套在环上从a点开始运动,发现其速率保持不变。则小球()。A.带负电B.受到的洛伦兹力大小不变C.运动过程的加速度大小保持不变D.光滑环对小球始终没有作用力【解析】粒子速率不变,则粒子做匀速圆周运动
15、,可知粒子所受的电场力和重力平衡,所以粒子受向上的电场力,则粒子带正电,A项错误;粒子的速率不变,根据f=Bqv可知,粒子受到的洛伦兹力大小不变,B项正确;因粒子在不同的圆环中运动的半径不同,根据a=可知,粒子从小圆环过渡到大圆环的过程中加速度变小,C项错误;粒子从小圆环过渡到大圆环的过程中,加速度减小,根据F+qvB=ma可知光滑环对小球的作用力要发生变化,且作用力不可能总是零,D项错误。【答案】B13.在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向水平向里,现将一个带正电的金属小球从M点以初速度v0水平抛出,小球着地时的速度为v1,在空中的飞行时间为t1。若将
16、磁场撤除,其他条件均不变,那么小球着地时的速度为v2,在空中飞行的时间为t2。小球所受空气阻力可忽略不计,则关于v1和v2,t1和t2的大小比较,以下判断正确的是()。A.v1v2,t1t2B.v1=v2,t1t2C.v1=v2,t1t2D.v1v2,t1t2,B项正确,A、C、D三项错误。【答案】B14.磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为。忽略边缘效应，下列判断正确的是A上板为
17、正极，电流B上板为负极，电流C下板为正极，电流D下板为负极，电流【答案】C【解析】根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向下，负电荷受到的洛伦兹力向上，因此下极板为电源的正极，根据平衡有，解得稳定时电源的电动势，则流过R的电流为，而，则得电流大小为，C正确15.如图所示，半圆光滑绝缘轨道MN固定在竖直平面内，O为其圆心，M、N与O高度相同，匀强磁场方向与轨道平面垂直。现将一个带正电的小球自M点由静止释放，它将沿轨道在M、N间做往复运动下列说法中正确的是A小球在M点和N点时均处于平衡状态B小球由M到N所用的时间大于由N到M所用的时间C小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小均相等D小球每次经过轨
18、道最低点时所受合外力大小均相等【答案】D【解析】A、小球在点和点只受到重力，所以小球在这两点不能处于平衡状态，故A错误；B、由于洛仑磁力总是与运动垂直，由于没有摩擦力，故对其速度大小由影响的只有重力，故小球无论从哪边滚下，时间都是一样的，故B错误；D、小球不管从哪边滚下，只有重力做功，且重力做功相等，由动能定理可知，小球在最低点是，速度大小总是相等的，由可知合力不变，故D正确。C、小球从到运动，在最低点受到向上的洛仑磁力、向上的支持力和向下的重力，由牛顿运动定律可得：，故此时小球对轨道的压力为：；小球从到运动，在最低点受到向下的洛仑磁力、向上的支持力和向下的重力，由牛顿可得：，故此时小球对轨道
19、的压力为，所以小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小不相等，故C错误。 16.为模拟空气净化过程，有人设计了含有带电灰尘空气的密闭玻璃圆桶，圆桶的高和直径相等，如图所示。第一种除尘方式是：在圆桶顶面和底面间加上电压U，沿圆桶轴线方向形成一个匀强电场，尘粒的运动方向如图甲所示；第二种除尘方式是：在圆桶轴线处放一直导线，在导线与桶壁间加上的电压也等于U，形成沿半径方向的辐向电场，尘粒的运动方向如图乙所示。假设每个尘粒的质量和带电荷量均相同，不计重力。在这两种方式中()A.电场对单个尘粒做功的最大值相等B.尘粒受到的电场力大小相等C.尘粒都做匀加速直线运动D.第一种方式比第二种方式除尘速度快【解析
20、】根据动能定理知，电场对单个尘粒做功的最大值都等于Uq，故选项A正确；由UEd可知，由于距离d不同，电场强度不相同，每个尘粒受电场力大小不相等，故选项B错误；在题图甲中，尘粒受到的电场力方向与速度方向相同，做匀加速直线运动；在题图乙中，电场为发散状，故乙中尘粒受力越来越小，则尘粒做加速度减小的加速运动，故选项C错误；由于两种尘粒受到的电场力做功相等，故由动能定理可知，末动能一定相等，因第二种运动位移短，故第二种除尘速度要快，故选项D错误。【答案】A17.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可简化为如图所示，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
21、子化或碎裂成离子。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，圆形磁场区的半径为R，真空管与水平面夹角为，离子进入磁场室时速度方向指向圆心。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，出现图中的轨迹和，则轨迹一定对应X1D.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【解析】正离子在电场中加速
22、，可以判断高压电源A端应接负极，同时根据左手定则知，磁场室的磁场方向应垂直纸面向外，故选项A、B均错误；设离子通过高压电源后的速度为v，由动能定理可得qUmv2，离子在磁场中偏转，则qvBm，联立得出r，由此可见，质量大的离子的运动轨迹半径大，即轨迹一定对应X1，故选项C错误；离子在磁场中偏转轨迹如图所示，由几何关系可知r，可解得，故选项D正确。【答案】D18.目前,世界上正在研究一种新型发电机磁流体发电机。如图所示,将一束等离子体喷射入磁场,磁场中有两块平行金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压。如果射入的等离子体的初速度为v,两金属板的板长(沿初速度方向)为L,板间距离为d,金属
23、板的正对面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于离子初速度方向(如图所示),负载电阻为R,电离气体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时,电流表的示数为I,那么板间电离气体的电阻率为()。A.B.C.D.【解析】由左手定则知,正离子向B板运动,即B板带正电。发电机稳定时,离子所受电场力等于洛伦兹力,即qvB=q,解得U=Bvd,又R+R1=,R1为板间电离气体的电阻,且R1=,联立得到电阻率的表达式为=,B项正确,A、C、D三项错误。【答案】B二、多选题19.回旋加速器的工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强
24、磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U。若A处粒子源产生的质子的质量为m,电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是()。A.质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D.只要不改变磁感应强度B,质子离开回旋加速器的最大动能就不变【解析】质子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约,因v=2Rf,故A项正确;质子离开回旋加速器的最大动能Ekm=mv2=2m2R2f2,与加速电压U无关,B项错误;根据R=,qU=m,2qU=m,得质
25、子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1,C项正确;因质子的最大动能Ekm=2m2R2f2,与B无关,故D项错误。【答案】AC20.在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。已知离子P+在磁场中转过=30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+()。A.在电场中的加速度之比为11B.在磁场中运动的半径之比为1C.在磁场中转过的角度之比为12D.离开电场区域时的动能之比为13【解析】两离子所带电荷量之比为13,在电场中时由qE=ma知aq,故加速
26、度之比为13,A项错误;离开电场区域时的动能由Ek=qU知Ekq,故D项正确;在磁场中运动的半径由Bqv=m、Ek=mv2知R=,故B项正确;设磁场区域的宽度为d,则有sin =,即=,故=60=2,C项正确。【答案】BCD21.带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1,如图甲所示;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2,如图乙所示;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3,如图丙所示;若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h4,如图丁所示。不计空气阻力,则()。A.一定有h
27、1=h3B.一定有h1h2,D项错误。图丁:因小球电性不知,则电场力方向不清,故高度可能大于h1,也可能小于h1,C项正确,B项错误。【答案】AC22.磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能,是一种低碳环保发电机,有着广泛的发展前景,其发电原理示意图如图所示。将一束等离子体(高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,整体上呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场区域有两块面积为S、相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路,设气流的速度为v,气体的电导率(电阻率的倒数)为g。则以下说法正确的是()。A.上板是电源的正极,下板是电源的负极B.发电机稳定时,R两端的电压U=Bdv
28、C.流经R的电流I=D.流经R的电流I=【解析】等离子体射入匀强磁场,由左手定则可知,正粒子向上偏转,负粒子向下偏转,产生竖直向下的电场,正离子受向下的电场力和向上的洛伦兹力,当电场力和洛伦兹力平衡时,电场最强,即Eq=Bqv,E=Bv,两板间的电动势为Bvd,则通过R的电流I=,R两端的电压U=IR=,而R气=,则I=,故A、D两项正确。【答案】AD23.回旋加速器的工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U。若A处粒子源产生的质子的质量为m,电荷量为+q,在加速器中
29、被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是()。A.质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D.只要不改变磁感应强度B,质子离开回旋加速器的最大动能就不变【解析】质子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约,因v=2Rf,故A项正确;质子离开回旋加速器的最大动能Ekm=mv2=2m2R2f2,与加速电压U无关,B项错误;根据R=,qU=m,2qU=m,得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1,C项正确;因质子的最大动能Ekm=2m2R2f2,与B
30、无关,故D项错误。【答案】AC24.如图是等离子体发电机的示意图，原料在燃烧室中全部电离为电子与正离子，即高温等离子体，等离子体以速度v进入矩形发电通道，发电通道里有图示的匀强磁场，磁感应强度大小为B。等离子体进入发电通道后发生偏转，落到相距为d的两个金属极板上，在两极板间形成电势差，等离子体的电阻不可忽略。下列说法正确的是()A.上极板为发电机正极B.外电路闭合时，电阻两端的电压为BdvC.带电粒子克服电场力做功把其他形式的能转化为电能D.外电路断开时，等离子体受到的洛伦兹力与电场力平衡【解析】根据左手定则可知，正电荷向上偏转，负电荷向下偏转，则上极板是电源的正极，下极板是电源的负极，选项A
31、正确；根据qvBq得电动势的大小EBdv，因等离子体的电阻不可忽略，因此外电阻的电压会小于电源的电动势，选项B错误；依据功能关系，带电粒子克服电场力做功把其他形式的能转化为电能，选项C正确；等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极板偏移，于是在两极板之间产生电压，两极板间存在电场，当外电路断开时，等离子体受到的洛伦兹力与电场力平衡，从而不会偏移，选项D正确。【答案】ACD25.某种质谱仪的原理如图所示。高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间，板间有方向如图所示大小为E的匀强电场，还有垂直于纸面、磁感应强度大小为B1的匀强磁场(图中未画出)。符合条
32、件的原子核能从C点沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区，该区域磁感应强度大小为B2，方向垂直于纸面向外。接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上，其位置由OP与OD的夹角描述。不考虑原子核所受重力对运动的影响，质子的电荷量为e，下列说法正确的是()A.B1方向垂直于纸面向外B.能从C点进入圆形磁场的原子核的速度vC.若某原子核的原子序数为Z，实验中接收器在所对应位置能接收原子核，则该原子核的质量mD.现用此仪器分析氢的同位素，若在120的位置能接收到氕核，那么将接收器放于60的位置能接收到氚核【解析】粒子进入电场和磁场做匀速直线运动，则电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，因为原子核带正电，所以磁
33、场B1的方向垂直于纸面向里，由qvB1qE，解得v，故选项A错误，B正确；若某原子核的原子序数为Z，实验中接收器在所对应位置能接收原子核，则粒子的轨迹刚好与OP相切，即粒子的偏转角为，由几何知识可得粒子做圆周运动的半径r，根据r，联立解得m，故选项C正确；由C分析可知tan，由于氕核的比荷为1，氚核的比荷为，所以氕核偏转角一半的正切值为氚核偏转角一半的正切值的3倍，由数学知识可知，若在120的位置才能接收到氕核，应该将接收器放于60的位置才能接收到氚核，故选项D正确。【答案】BCD26.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理如图所示。D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀
34、强磁场中,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于D1圆心处的粒子源A能不断产生粒子(初速度可以忽略),它们在两盒之间被电场加速。当粒子被加速到最大动能Ek后,再将它们引出。忽略粒子在电场中的运动时间,则下列说法正确的是()。A.粒子第n次被加速前、后的轨道半径比为B.若只增大交变电压U,则粒子在回旋加速器中运行的时间会变短C.若不改变交流电压的周期,仍可用此装置加速氘核D.若是增大交变电压U,则粒子的最大动能Ek会变大【解析】根据洛伦兹力提供做匀速圆周运动所需的向心力,则有qvB=m,且nqU=mv2,解得r=,所以质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为,A项正确;若只增大交变电压U,则
35、质子在回旋加速器中加速次数会减小,导致运行时间变短,B项正确;交流电压的周期与粒子在磁场中运动的周期相同,即T=,因粒子He)与氘核H)的比荷相同,故两者的周期相同,不用改变交流电压的周期,也能加速氘核,C项正确;根据洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动所需的向心力,则有qvB=m,且Ek=mv2,解得Ek=,与加速电压无关,D项错误。【答案】ABC27.如图所示，导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是()A.通过霍尔元件的磁场方向向下B.接线端2的电势低于接线端4的电势
36、C.仅将电源E1、E2反向接入电路，电压表的示数不变D.若适当减小R1，增大R2，则电压表的示数一定增大【解析】当开关S1闭合时，根据安培定则可知通过霍尔元件的磁场方向向下，故选项A正确；磁场的方向向下，通过霍尔元件的电流由接线端1流向接线端3，电子移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可知，电子偏向接线端2，所以接线端2的电势低于接线端4的电势，故选项B正确；仅将电源E1、E2反向接入电路，2、4两接线端的电势高低关系不发生改变，电压表的示数不变，故选项C正确；减小R1，电磁铁中的电流增大，产生的磁感应强度B增大；增大R2，霍尔元件中的电流I减小，由IneSv知v减小，又eevB，UvBd，
37、可知v、B的乘积大小的变化不能确定，霍尔电压大小的变化不能确定，即电压表示数不一定增大，故选项D错误。【答案】ABC28.CT是医院常用的一种仪器，CT的重要部件之一就是粒子回旋加速器。回旋加速器的结构如图所示，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于回旋加速器。在CT回旋加速器的O点可以释放出初速度为零、质量为m、电荷量为q的粒子。(不考虑粒子所受重力)粒子经过加速、回旋最后从A点射出并获得最大动能Ek，两D形盒之间的距离为d，加速电压为U，则下列说法正确的是()A.粒子在加速器中运动的圈数为B.D形盒的最大半径为C.粒子在加速器中加速运行的时间为D.回旋加速器所加交流电压的频率为【解析】设粒子在
38、磁场中转动的圈数为n、最大速度为v。因每加速一次粒子获得的能量为qU，每圈有两次加速，则Ek2nqU，得n，故选项A正确；由Ekmv2和qvBm得rm，故B错误；一周内粒子加速两次，加速度大小为a，由匀变速直线运动规律vat，Ekmv2，解得t，故选项C正确；由粒子在磁场中运动的周期为T，频率f知，回旋加速器所加交流电压的频率为f，由于粒子经过D形盒狭缝之间需要时间，故回旋加速器所加交流电压的周期应大于粒子回旋的周期，即回旋加速器所加交流电压的频率f，故选项D错误。【答案】AC29.如图所示，磁流体发电机的通道是一长为L的矩形管道，其高为h，宽为a。通道左、右两侧壁是导电的，上、下壁是绝缘的，
39、所加匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直上、下壁向上。等离子体的速度为v ，电阻率为，负载电阻为R，不计摩擦及粒子间的碰撞。若闭合开关S，则下列说法正确的是()A.顺着速度方向看，左侧壁电势高于右侧壁电势B.该发电机产生的电动势为BvaC.负载R上通过的电流为D.为了保持等离子体的速度恒为v，通道前、后两端的压强差应恒为【解析】根据左手定则，顺着等离子体运动的方向看，其中正离子受到的洛伦兹力的方向向右，而负离子受到的洛伦兹力的方向向左，所以右侧壁的电势高，选项A错误；当等离子体受到的电场力与洛伦兹力平衡时，两侧壁的电势差稳定，设电动势为U，有qBvq，该发电机产生的电动势为UBva，选项B正
40、确；根据电阻定律有r，根据闭合电路欧姆定律可求得负载R上的电流I，选项C正确；当等离子体受到的安培力与受到的通道前、后两端的压力的差大小相等时，才能保持速度恒定，即p，选项D错误。【答案】BC30.如图所示，在匀强磁场中附加另一匀强磁场，附加磁场位于图中阴影区域，附加磁场区域的对称轴OO与SS垂直。a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向摄入磁场，它们的速度大小相等，b的速度方向与SS垂直，a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为，且。三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S，则下列说法中正确的有A三个质子从S运动到S的时间相等B三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在O
41、O轴上C若撤去附加磁场，a到达SS连线上的位置距S点最近D附加磁场方向与原磁场方向相同【解析】洛伦兹力对粒子始终不做功，由于a、b、c三个质子射入磁场时的速度大小相等，所以它们进入磁场后速度大小始终不变，显然弧长最长的c运动时间最长，a运动时间最短，选项A错；撤去附加磁场后三个质子均做匀速圆周运动，其中质子b轨迹为半圆，由于，通过画图可看出a到达SS连线上位置距S点最近，b到达SS连线上的位置离S点最远，选项C正确；比较a、b两质点，b在附加磁场中运动的弧长比a在附加磁场中运动的弧长长，但它们均从同一位置S离开磁场，故附加区域合磁场磁感应强度比原磁场磁感应强度大，因此附加磁场方向与原磁场方向相
42、同，选项D正确由于附加磁场区域的合磁场磁感应强度比原磁场的强，附加区域质子运动半径小，故未进入附加磁场之前的圆心位置在OO轴右方，从附加磁场出来后的圆心在OO左侧(如图)选项B错误【答案】CD31如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：，式中k为霍尔系数， d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则 A霍尔元件前表面的电势低于后表面 B若电源的正负极对调，电压表将反偏CIH与I成正比D电压表的示数与RL消耗的电功率成正比【答案】CD 【解析】通过霍尔元件的电流自上而下，电子运动自下而上，根据左手定则，可知电子受到的洛伦兹力垂直纸面向里，后面聚集负电荷，前面聚集正电荷，前面电势高于后面电势，A项错误；电源的正负极对调，电流反向，磁场也反向，电子受力方向不变，仍然有前面电势高于后面电势，B项错误；当电子受力平衡时， 又，与成正比，C项正确；因为电阻R远大于RL，所以通过RL的电流可以认为是I，而B=KI，所以，D项正确。
