帶電粒子在復合場中運動地實例分析報告

1、專題強化十帶電粒子在復合場中運動的實例分析1. 本專題是磁場、力學、電場等知識的綜合 應用，高考往往以計算壓軸題的形式出現2. 學習本專題，可以培養(yǎng)同學們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達能力針對性的專題訓練，可以提高同學們解決難題壓軸題的信心3. 用到的知識有：動力學觀點（牛頓運動定律）、運動學觀點、能量觀點（動能定理、能量守恒卜 電場的觀點（類平拋運動的規(guī)律）、磁場的觀點（帶電粒子在磁場中運動的規(guī)律 ）.一、帶電粒子在復合場中的運動1. 復合場與組合場(1)復合場：電場、磁場、重力場共存，或其中某兩場共存組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內，并不重疊，或在同一區(qū)域，電場、磁場分時間 段或分區(qū)域

2、交替出現2. 帶電粒子在復合場中的運動分類(1) 靜止或勻速直線運動當帶電粒子在復合場中所受合外力為零時，將處于靜止狀態(tài)或做勻速直線運動.(2) 勻速圓周運動當帶電粒子所受的重力與電場力大小相等、方向相反時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在 垂直于勻強磁場的平面內做勻速圓周運動.(3) 較復雜的曲線運動當帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上時，粒子做 非勻變速曲線運動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線(4) 分階段運動帶電粒子可能依次通過幾個情況不同的復合場區(qū)域，其運動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運動過 程由幾種不同的運動階段組成.、電場與磁場的組合應用實例裝置

3、原理圖規(guī)律帶電粒子由靜止被加速電場加速qU =質譜儀1-mv2，在磁場中做勻速圓周運動qvB2v2q2U=m ，則比何 =2 2rmB2r2交變電流的周期和帶電粒子做圓周運回旋動的周期相冋，帶電粒子在圓周運動過加速器程中每次經過D形盒縫隙都會被加速.v2q2B2r2由 qvB = m 得 Ekm =r2 m、電場與磁場的疊加應用實例裝置原理圖規(guī)律速度選擇器E若qvoB= Eq，即vo = _,帶電粒子做勻速運動B電磁流里計UUU D一q = qvB，所以 v =，所以 Q = vS=冗廠）2MDBDB 2dJD=4B霍爾元件當磁場方向與電流方向垂直時，導體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現電

4、勢差命題點一質譜儀的原理和分析1.作用測量帶電粒子質量和分離同位素的儀器2.原理(如圖1所示)1(1)加速電場：qU = ；mv2 ；2mv(2)偏轉磁場：qvB =r",l = 2r;12mU由以上兩式可得r =,B ，:qqr2B2q2Um =,2UmB2r21一臺質譜儀的工作原理如圖2所示大量的帶電荷量為+ q，質量為2m的離子飄入電壓為 Uo的加速電場，其初速度幾乎為0，經加速后，通過寬為L的狹縫MN沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片上圖中虛線為經過狹縫左、右邊界 M、N時離子的運動軌跡不考慮離子間 的相互作用(1)求離子打在底片上的位置到N

5、點的最小距離x；在圖中用斜線標出磁場中離子經過的區(qū)域，并求該區(qū)域最窄處的寬度答案(2)見解析圖解析(1)設離子在磁場中的運動半徑為 ri,1在電場中加速時，有 qUo = 2 X2mv2v2又 qvB = 2m 一 ri1（2016 全國卷115）現代質譜儀可用來分析比質子重很多倍的離子，其示意圖如圖3所示，其中加速電壓恒定質子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經勻強磁場偏轉后從出口離開磁場.若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應強度 增加到原來的12倍.此離子和質子的質量比約為 （）A.11B.12C.121D.144答案

6、解析由qU1=2mv2得帶電粒子進入磁場的速度為,結合帶電粒子在磁場中運動的軌跡半徑mvR=亦，綜合得到，由題意可知，該離子與質子在磁場中具有mo相同的軌道半徑和電荷量，故=144，故選D.mp命題點二 回旋加速器的原理和分析1.構造：如圖4所示，Di、D2是半圓形金屬盒,D形盒處于勻強磁場中，D形盒的縫隙處接交流電源.2. 原理：交流電周期和粒子做圓周運動的周期相等，使粒子每經過一次D形盒縫隙，粒子被加速一次mvm21q2B2R23. 粒子獲得的最大動能：由qVmB=、Ekm = mV m2得Ekm =,粒子獲得的最大動R22m能由磁感應強度 B和盒半徑R決定，與加速電壓無關4.粒子在磁場中

7、運動的總時間：粒子在磁場中運動一個周期，被電場加速兩次，每次增加動Ekm能qU ,加速次數n =J，粒子在磁場中運動的總時間nEkm 2 nm 冗BR2t = 2T= 2qU °qB = 2U .2（多選）勞倫斯和利文斯設計出回旋加速器，工作原理示意圖如圖 5所示置于真空中的D形金屬盒半徑為 R,兩盒間的狹縫很小， 帶 電粒子穿過的時間可忽略磁感應強度為 B的勻強磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f,加速電壓為U.若A處粒子源產生質子的質量為 m、電荷量為+ q，在加速器中被加速，且加速 過程中不考慮相對論效應和重力的影響則下列說法正確的是（）圖5A. 質子被加速后的最大速度不可能超過

8、2冗RfB. 質子離開回旋加速器時的最大動能與加速電壓U成正比C. 質子第2次和第1次經過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為 -2 : 1D. 不改變磁感應強度 B和交流電頻率f,經該回旋加速器加速的各種粒子的最大動能不變答案 AC2冗R解析 質子被加速后的最大速度受到D形盒半徑R的制約，因Vm = =2冗Rf，故A正確；1 1質子離開回旋加速器的最大動能Ekm =-mvm2 = -m X4 n2R2f2= 2m n2R2f2,與加速電壓 U無2 2mv211關，B錯誤；根據qvB =, Uq =_mv 12, 2Uq =_mv22，得質子第2次和第1次經過兩r22D形盒間狹縫后軌道半徑之比為2

9、: 1 , C正確；因經回旋加速器加速的粒子最大動能Ekm=2m n2R2f2與m、R、f均有關，故 D錯誤.2如圖6甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，兩盒分別與高頻電源相連 帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷中正確的是（）圖6A. 在 E< t 圖象中應有 t4 t3<t3 t2<t2 tlB. 加速電壓越大，粒子最后獲得的動能就越大C粒子加速次數越多，粒子最大動能一定越大D.要想粒子獲得的最大動能增大，可增加D形盒的面積答案

10、D解析 帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期與速度大小無關，因此，在Ek t圖中應有，t4 t3= t3 t2= t2 tl , A錯誤；粒子獲得的最大動能與加速電壓無關，加速電壓越mv2mv p2mEkq2B2r2小，粒子加速次數越多， 由qvB = 得r =可知Ek =，即粒子獲得的最rqB qB2m大動能決定于 D形盒的半徑，當軌道半徑r與D形盒半徑R相等時就不能繼續(xù)加速，故B、C錯誤，D正確.3回旋加速器的工作原理如圖7甲所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為 R,兩盒間狹縫的間距為 d，磁感應強度為 B的勻強磁場與盒 面垂直，被加速粒子的質量為m，電荷量為+ q，加在狹縫間的交變電壓

11、如圖乙所示，電壓2冗mT值的大小為Uo,周期T=一束該粒子在t = 0一時間內從A處均勻地飄入狹縫，其初qB2速度視為零現考慮粒子在狹縫中的運動時間，假設能夠出射的粒子每次經過狹縫均做加速運動，不考慮粒子間的相互作用求：出射粒子的動能Ek;(2)粒子從飄入狹縫至動能達到Ek所需的總時間to.q2B2R2冗 BR2 + 2BRd nm2UoqB答案右解析(1)粒子運動半徑為R時，有v2qvB = m,R1q2B2R2又Ek=2mv2,解得Ek=右(2)設粒子被加速n次達到動能Ek，貝U Ek = nqU o.粒子在狹縫間做勻加速運動，設qUon次經過狹縫的總時間為A t，加速度a=,md粒子做勻

12、加速直線運動，有nd12a-A，T由 to= (n 1) +At,ttBR2 + 2BRd nm解得to =2UoqB命題點三電場與磁場疊加的應用實例分析共同特點：當帶電粒子(不計重力)在復合場中做勻速直線運動時，qvB = qE.1.速度選擇器圖8(1) 平行板中電場強度 E和磁感應強度 B互相垂直.(如圖8)E(2) 帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qvB = qE,即v =.B(3) 速度選擇器只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質量(4) 速度選擇器具有單向性.3 如圖9所示是一速度選擇器，當粒子速度E滿足vo =；時，粒子沿圖中虛線水平射出；若某一粒子以速度v

13、射入該速度選擇器后，運動B軌跡為圖中實線，則關于該粒子的說法正確的是（）EA.粒子射入的速度一定是v>BEB.粒子射入的速度可能是V<bC.粒子射出時的速度一定大于射入速度D.粒子射出時的速度一定小于射入速度答案 B2.磁流體發(fā)電機圖10(1) 原理：如圖10所示，等離子氣體噴入磁場，正、負離子在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉而聚集在A、B板上，產生電勢差，它可以把離子的動能通過磁場轉化為電能(2) 電源正、負極判斷：根據左手定則可判斷出圖中的(3) 電源電動勢U:設A、B平行金屬板的面積為B,等離子氣體的電阻率為p,噴入氣體的速度為和洛倫茲力平衡時，兩極板間達到的最大電勢差為B是發(fā)電機

14、的正極.S,兩極板間的距離為I，磁場磁感應強度為v，板外電阻為 R當正、負離子所受電場力UU(即電源電動勢)，貝U= qvB，即U =Blv.I電源內阻：r = p.S回路電流:4 （多選）磁流體發(fā)電是一項新興技術， 圖11是它的示意圖，平行金屬板A、C間有一很強的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體， 含有大量正、負帶電離子）噴入磁場，兩極板間便產生電壓， 現將A、C兩極板與電阻 R相連, 兩極板間距離為d，正對面積為S,等離子體的電阻率為 p,磁感應強度為 B,等離子體以速 度v沿垂直磁場方向射入 A、C兩板之間，則穩(wěn)定時下列說法中正確的是（）圖11A. 極板A是電源的正極B. 電源的

15、電動勢為BdvBdvSRC極板A、C間電壓大小為RS+ pdBdvD.回路中電流為答案 BC 解析 等離子體噴入磁場，帶正電的離子因受到向下的洛倫茲力而向下偏轉，帶負電的離子E向上偏轉，即極板C是電源的正極，A錯；當帶電離子以速度v做直線運動時，qvB = qd ,Bdv BdvS所以電源電動勢為 Bdv , B對；極板 A、C間電壓U= IR,而1=，則U =d RS+ pd yBdvSRrS丐，所以C對，D錯.3. 電磁流量計 (1)流量(Q)的定義：單位時間流過導管某一截面的導電液體的體積公式：Q = Sv； S為導管的橫截面積，v是導電液體的流速(3) 導電液體的流速(v)的計算如圖1

16、2所示，一圓形導管直徑為d,用非磁性材料制成，其中有可以導電的液體向右流動導電液體中的自由電荷(正、負離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉，使a、b間出現電勢差，當U自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差(U)達到最大，由q = qvB，可得dUv =Bd圖12nd2 UndU(4) 流量的表達式：Q= Sv= =.4 Bd 4B(5) 電勢高低的判斷：根據左手定則可得0a> 0b.5 （多選）為了測量某化工廠的污水排放量，技術人員在該廠的排污管末端安裝了如圖13所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a = 1 m、b = 0.2 m、c = 0.2 m，左、右兩端

17、開口，在垂直于前、后面的方向 加磁感應強度為 B= 1.25 T的勻強磁場，在上、下兩個面的內側固定有金屬板M、N作為電極，污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經該裝置時，用電壓表測得兩個電極間的電壓U = 1 V.且污水流過該裝置時受到阻力作用，阻力Ff= kLv,其中比例系數 k = 15 N s/m2, L為污水沿流速方向的長度，v為污水的流速.下列說法中正確的是（）圖13A. 金屬板M電勢不一定高于金屬板N的電勢，因為污水中負離子較多B. 污水中離子濃度的高低對電壓表的示數也有一定影響C. 污水的流量（單位時間內流出的污水體積 ）Q = 0.16 m 3/sD. 為使污水勻速通過該裝置

18、，左、右兩側管口應施加的壓強差為p = 1 500 Pa答案 CD解析 根據左手定則，知負離子所受的洛倫茲力方向向下，則負離子向下偏轉，N板帶負電，M板帶正電，則 N板的電勢比 M板電勢低，故 A錯誤；最終離子在電場力和洛倫茲力作用UU下平衡，有qvB = q ,解得U= vBc,與離子濃度無關，故B錯誤；污水的流速 v =，則cBcU 1v =Bc 1.25 X0.2Ub 1 X0.2流量 Q = vbc =m3/s = 0.16 m3/s，故C正確；污水的流速B 1.25m/s = 4 m/s;污水流過該裝置時受到的阻力Ff= kLv= kav = 15 X1 X4 N = 60 N，為使

19、污水F 60勻速通過該裝置，左、右兩側管口應施加的壓力差是60 N，則壓強差為 p =-=PaS 0.2 X0.2=1 500 Pa，故 D 正確.4. 霍爾效應的原理和分析（1）定義：高為h、寬為d的導體（自由電荷是電子或正電荷）置于勻強磁場B中，當電流通過 導體時，在導體的上表面 A和下表面A '之間產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應， 此電壓稱 為霍爾電壓圖14(2)電勢高低的判斷：如圖14，導體中的電流I向右時，根據左手定則可得， 若自由電荷是電 子，則下表面 A '的電勢高若自由電荷是正電荷，則下表面A'的電勢低(3)霍爾電壓的計算：導體中的自由電荷(電子)在洛

20、倫茲力作用下偏轉， A、A'間出現電勢差,當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時,UA、A'間的電勢差(U)就保持穩(wěn)定，由qvB = q£，BIBII = nqvS , S= hd ;聯立得 U = k匚,nqdd1k=稱為霍爾系數nq6中國科學家發(fā)現了量子反?；魻栃?，楊振寧稱這一發(fā)現是諾貝爾獎級的成果如圖15所示，厚度為h、寬度為d的金屬導體，當磁場方向與電流方向垂直時，在導體上、下表面會產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應下列說法正確的是（）圖15A. 上表面的電勢高于下表面的電勢B. 僅增大h時，上、下表面的電勢差增大C. 僅增大d時，上、下表面的電勢差減小D. 僅

21、增大電流I時，上、下表面的電勢差減小答案 C解析 因電流方向向右，則金屬導體中的自由電子是向左運動的，根據左手定則可知上表面帶負電，則上表面的電勢低于下表面的電勢，A錯誤；當電子達到平衡時，電場力等于洛倫UIB茲力，即q = qvB，又I= nqvhd （n為導體單位體積內的自由電子數），得U =，則僅增hnqd大h時，上、下表面的電勢差不變；僅增大 d時，上、下表面的電勢差減??；僅增大 I時，上、下表面的電勢差增大，故C正確，B、D錯誤.1. 在如圖1所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應強度 B相互垂直一帶電粒子（重力不計）從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動，則該粒子（）圖1A. 定帶正

22、電EB. 速度v= §EC. 若速度v>-,粒子一定不能從板間射出BD. 若此粒子從右端沿虛線方向進入，仍做直線運動答案 B解析 粒子帶正電和負電均可，選項A錯誤；由洛倫茲力等于電場力，qvB = qE,解得速度EEv =，選項B正確；若速度v> ，粒子可能從板間射出，選項C錯誤；若此粒子從右端沿BB虛線方向進入，所受電場力和洛倫茲力方向相同，不能做直線運動，選項D錯誤.2. （多選）如圖2所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源的兩極上，使 a、b兩板 間產生勻強電場 E,右邊有一塊擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內存在著勻強磁場，磁感應強度大小為 B,方

23、向垂直紙面向里.從兩板左側中點c處射入一束正離子（不計重 力），這些正離子都沿直線運動到右側，從d孔射出后分成三束，則下列判斷正確的是（）圖2A. 這三束正離子的速度一定不相同B. 這三束正離子的比荷一定不相同C. a、b兩板間的勻強電場方向一定由a指向bD. 若這三束離子改為帶負電而其他條件不變，則仍能從d孔射出答案 BCD解析 因為三束正離子在兩極板間都是沿直線運動的，電場力等于洛倫茲力，可以判斷三束正離子的速度一定相同，且電場方向一定由a指向b，A錯誤，C正確；在右側磁場中三束正離子運動軌跡半徑不同，可知這三束正離子的比荷一定不相同，B項正確；若將這三束離子改為帶負電，而其他條件不變的情

24、況下分析受力可知，三束離子在兩板間仍做勻速直線運 動，仍能從d孔射出，D項正確.3. （2018 山東濟寧模擬）為監(jiān)測某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術人員在排污管中安 裝了監(jiān)測裝置，該裝置的核心部分是一個用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為b和c,左、右兩端開口與排污管相連，如圖3所示.在垂直于上、下底面方向加磁感應強度大小為B的勻強磁場，在空腔前、后兩個側面上各有長為a的相互平行且正對的電極M和N , M、N與內阻為 R的電流表相連.污水從左向右流經該裝置時，電流表將顯示出污水排放情況.下列說法中錯誤的是（）圖3A. M板比N板電勢低B. 污水中離子濃度越高，則電流表的示數越小C. 污

25、水流量越大，則電流表的示數越大D. 若只增大所加磁場的磁感應強度，則電流表的示數也增大答案 B解析 污水從左向右流動時，正、負離子在洛倫茲力作用下分別向N板和M板偏轉，故NU板帶正電，M板帶負電，A正確 穩(wěn)定時帶電離子在兩板間受力平衡，qvB = q ,此時U =bBbQ BQBbv =，式中Q是流量，可見當污水流量越大、磁感應強度越強時，M、N間的be c電壓越大，電流表的示數越大，而與污水中離子濃度無關，B錯誤，C、D正確.4. (多選)如圖4是質譜儀的工作原理示意圖.帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器.速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通

26、過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片 A1A2.平板S下方有強度為 Bo的勻強磁場.下列表述正確的是( )圖4A. 質譜儀是分析同位素的重要工具B. 速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外EC. 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于BD. 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的比荷越小答案 ABC解析 質譜儀是分析同位素的重要工具，A正確在速度選擇器中，帶電粒子所受電場力和洛E倫茲力在粒子沿直線運動時應等大反向，結合左手定則可知B正確.由qE= qvB可得v=B2mv2mvqC正確.粒子在平板S下方的勻強磁場中做勻速圓周運動，由qvB = 得R=，所以一=RqBomv,D錯誤BoR5. 醫(yī)生做某些特殊手

27、術時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構成，磁極間的磁場是均勻的 使用時，兩電極 a、b均與血管壁 接觸，兩觸點的連線、 磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖 5所示.由于血液中的正負離 子隨血液一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差.在達到平衡時，血管內部的電場可看做是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零.在某次監(jiān)測中，兩觸點間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160詛，磁感應強度的大小為0.040 T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負為（）圖5A. 1.3 m/s ，a 正、b 負B. 2.

28、7 m/s ， a 正、b 負C. 1.3 m/s ， a 負、b 正D. 2.7 m/s ， a 負、b 正答案 A6. 利用霍爾效應制作的元件，廣泛應用于測量和自動控制等領域.如圖6是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應強度 B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側就會形成電勢差 Ucd，下列說法中正確的是（）圖6A. 電勢差Ucd僅與材料有關B. 僅增大磁感應強度時，C、D兩面的電勢差變大C. 若霍爾元件中定向移動的是自由電子，則電勢差Ucd>0D. 在測定地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持水平方向答案 BUcd解析 設霍爾元件的厚度為 d，長為a,寬

29、為b，穩(wěn)定時有Bqv = q ，又因為1= nqSv ,b其中n為單位體積內自由電荷的個數，q為自由電荷所帶的電荷量，S = bd，聯立解得：Ucd1 BI=，可知選項 A錯誤；若僅增大磁感應強度B,則C、D兩面的電勢差增大，選項Bnq d正確；若霍爾元件中定向移動的是自由電子，由左手定則可知，電子將向C側偏轉，則電勢差Ucd<0 ,選項C錯誤；地球赤道上方的地磁場方向為水平方向，元件的工作面要與磁場方向垂直，故元件的工作面應保持豎直方向，選項D錯誤.7. （多選）（2018 四川成都調研）如圖7,為探討霍爾效應，取一塊長度為 a、寬度為b、厚度為 d的金屬導體，給金屬導體加與前后側面垂

30、直的勻強磁場B,且通以圖示方向的電流 I時，用電壓表測得導體上、下表面 M、N間電壓為U.已知自由電子的電荷量為 e.下列說法中正 確的是（）圖7A. M板比N板電勢高B. 導體單位體積內自由電子數越多，電壓表的示數越大UC. 導體中自由電子定向移動的速度為v=BdBID. 導體單位體積內的自由電子數為-eUb答案CD解析電流方向向右，電子疋向移動方向向左，根據左手疋則判斷可知，電子所受的洛倫茲力方向向上，貝U M板積累了電子，M、N之間產生向上的電場，所以M板比N板電勢低，選項A錯誤電子定向移動相當于長度為d的導體垂直切割磁感線產生感應電動勢，電壓表的讀數U等于感應電動勢 E,則有U = E

31、= Bdv ,可見，電壓表的示數與導體單位體積內自由U電子數無關，選項 B錯誤；由U= E= Bdv得，自由電子定向移動的速度為 v = ，選項CBdI正確；電流的微觀表達式是1 = nevS，則導體單位體積內的自由電子數n =, S= db , vevSUBI=Bd，代入得n=贏，選項D正確8. （多選）（2014 新課標全國n 20）圖8為某磁譜儀部分構件的示意圖 圖中，永磁鐵提供勻強磁 場硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡宇宙射線中有大量的電子、 正電子和質子當這些粒子從上部垂直磁場方向進入磁場時，下列說法正確的是（）圖8A. 電子與正電子的偏轉方向一定不同B. 電子與正電子在

32、磁場中運動軌跡的半徑一定相同C. 僅依據粒子運動軌跡無法判斷該粒子是質子還是正電子D. 粒子的動能越大，它在磁場中運動軌跡的半徑越小答案 AC解析 根據左手定則，電子、正電子進入磁場后所受洛倫茲力的方向相反，故兩者的偏轉方mv2mv向不同，選項 A正確；根據qvB = ，得r=，若電子與正電子在磁場中的運動速度不rqB相等，則軌跡半徑不相同，選項B錯誤；對于質子、正電子，它們在磁場中運動時不能確定mv的大小，故選項 C正確；粒子的 mv越大，軌道半徑越大，而 mv = -，2mEk,粒子的動 能大，其mv不一定大，選項 D錯誤.9. 如圖9所示是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒

33、，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連現分別加速氘核（1H）和氦核（4He）.下列說法中正確的是（）圖9A. 它們的最大速度相同B. 它們的最大動能相同C. 兩次所接高頻電源的頻率不相同D. 僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能答案 Av2qBRq解析 根據qvB = m ,得v=兩粒子的比荷相等，所以最大速度相等故A正確.最大Rmm1 q2B2R2q動能E< = 一mv2 =，兩粒子的比荷 相等，但質量不相等，所以最大動能不相等.故B2 2mm2冗mq錯帶電粒子在磁場中運動的周期T=,兩粒子的比荷一相等，所以周期相等做圓周運動qBm的頻率相等，因為所接高頻電源的頻率等于粒子

34、做圓周運動的頻率，故兩次所接高頻電源的q2B2R2頻率相同，故 C錯誤由Ek = 2可知，粒子的最大動能與加速電壓的頻率無關，故僅增大高頻電源的頻率不能增大粒子的最大動能故D錯10. 速度相同的一束粒子（不計重力）由左端射入質譜儀后的運動軌跡如圖10所示，則下列相關說法中正確的是（）圖10A. 該束粒子帶負電B. 速度選擇器的Pi極板帶負電EC. 能通過狹縫So的粒子的速度等于BiD. 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫So，則粒子的比荷越小答案 C解析 根據該束粒子進入勻強磁場B2時向下偏轉，由左手定則判斷出該束粒子帶正電，選項A錯誤；粒子在速度選擇器中做勻速直線運動，受到電場力和洛倫茲力作用，

35、由左手定則知洛倫茲力方向豎直向上，則電場力方向豎直向下，因粒子帶正電，故電場強度方向向下，速度選擇器的Pi極板帶正電，選項B錯誤；粒子能通過狹縫，電場力與洛倫茲力平衡， 有qvBiE=qE,得v =，選項C正確；粒子進入勻強磁場 B2中受到洛倫茲力做勻速圓周運動，根2v、B2 一定時,v2mv據洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律有qvB2 = m 一，得 r =，可見rB2qq半徑r越小，則m越大，選項D錯誤.ii. （多選）如圖ii所示為一種質譜儀的示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成若靜電分析器通道中心線的半徑為 R,通道內均勻輻射電場，在中心線處的電場強度大小為E,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場，磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外一質量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器，由P點垂直邊界進入磁分析器，最終打到膠片上的Q點.不計粒子重力下列說法正確的是（ ）圖iiA. 極板M比極板N的電勢高B. 加速電場的電壓 U = ERC.