備戰(zhàn)高考物理選修31第三章磁場(chǎng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力（含解析）

第頁(yè)2019備戰(zhàn)高考物理選修3-1-第三章磁場(chǎng)-電荷在磁場(chǎng)中受到的力（含解析）一、單選題1.如圖所示，在充電的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子以速度v從左側(cè)射入，方向垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向，當(dāng)它從右側(cè)射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，動(dòng)能比射入時(shí)小，若要使帶電粒子從射入到射出動(dòng)能是增加的，可采取的措施有（不計(jì)重力）(

)

A.

可使電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)

B.

可使磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)

C.

可使粒子帶電性質(zhì)改變（如正變負(fù)）

D.

可使粒子射入時(shí)的動(dòng)能增大2.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是（

）

A.

增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓

B.

增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

C.

減小狹縫間的距離

D.

減小D形金屬盒的半徑3.如圖所示，在圓環(huán)狀導(dǎo)體圓心處，放一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針．現(xiàn)給導(dǎo)體通以順時(shí)針方向的恒定電流，不計(jì)其他磁場(chǎng)的影響，則（

）

A.

小磁針保持不動(dòng)

B.

小磁針的N極將向下轉(zhuǎn)動(dòng)

C.

小磁針的N極將垂直于紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng)

D.

小磁針的N極將垂直于紙面向里轉(zhuǎn)動(dòng)4.目前世界上正在研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，圖11表示它的發(fā)電原理：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，而從整體上來說呈電中性）噴入磁場(chǎng)，由于等離子體在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)中的兩塊金屬板A和B上就會(huì)聚集電荷，從而在兩板間產(chǎn)生電壓．在圖示磁極配置的情況下，金屬板的電勢(shì)高低和通過電阻R的電流方向分別是（

）

A.

A板電勢(shì)高，電流方向a→b

B.

A板電勢(shì)高，電流方向b→a

C.

B板電勢(shì)高，電流方向a→b

D.

B板電勢(shì)高，電流方向b→a5.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是（

）

A.

減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

B.

增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓

C.

增大D形金屬盒的半徑

D.

減小D形金屬盒狹縫間的距離6.如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。下列表述正確的是（

）

A.

只有帶正電的粒子能通過速度選擇器沿直線進(jìn)入狹縫P

B.

速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里

C.

粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大

D.

能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于7.如圖所示，一通電直導(dǎo)線靜置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向垂直紙面向里，關(guān)于通電導(dǎo)線所受的安培力的方向，下列說法正確的是（

）

A.

向左

B.

向右

C.

向上

D.

向下8.如圖所示，電子槍向右發(fā)射電子束，其正下方水平直導(dǎo)線內(nèi)通有向右的電流，則電子束將（

）

A.

向上偏轉(zhuǎn)

B.

向下偏轉(zhuǎn)

C.

向紙外偏轉(zhuǎn)

D.

向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)9.回旋加速器是獲得高能帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源的兩極相連的兩個(gè)D形盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，關(guān)于回旋加速器的下列說法正確的是（

）

A.

用同一回旋加速器分別加速不同的帶電粒子，一般要調(diào)節(jié)交變電場(chǎng)的頻率

B.

磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的洛侖茲力對(duì)粒子不做功，因此帶電粒子從D形盒射出時(shí)的動(dòng)能與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱無關(guān)

C.

帶電粒子做一次圓周運(yùn)動(dòng)，要被加速兩次，因此交變電場(chǎng)的周期應(yīng)為圓周運(yùn)動(dòng)周期的二倍

D.

狹縫間的電場(chǎng)對(duì)粒子起加速作用，因此加速電壓越大，帶電粒子從D形盒射出時(shí)的動(dòng)能越大10.如圖所示，通電硬直導(dǎo)線ab平行條形磁鐵放置，導(dǎo)線可以在空中自由運(yùn)動(dòng)，其中的電流方向由a到b，則導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況為(

)

A.

a端轉(zhuǎn)向紙里，b端轉(zhuǎn)向紙外，且遠(yuǎn)離磁鐵

B.

a端轉(zhuǎn)向紙里，b端轉(zhuǎn)向紙外，且靠近磁鐵

C.

a端轉(zhuǎn)向紙外，b端轉(zhuǎn)向紙里，且遠(yuǎn)離磁鐵

D.

a端轉(zhuǎn)向紙外，b端轉(zhuǎn)向紙里，且靠近磁鐵11.在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線()A.

受到豎直向上的安培力

B.

受到豎直向下的安培力

C.

受到由南向北的安培力

D.

受到由西向東的安培力二、多選題12.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示．要增大帶電粒子射出時(shí)的速度，下列做法中正確的是（

）

A.

增大狹縫的距離

B.

增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

C.

增大D形金屬盒的半徑

D.

增大加速電場(chǎng)的電壓13.如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的裝置，其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩盒分別與高頻電源相連．下列說法正確的有（

）

A.

粒子被加速后的最大速度隨磁感應(yīng)強(qiáng)度和D型盒的半徑的增大而增大

B.

粒子被加速后的最大動(dòng)能隨高頻電源的加速電壓的增大而增大

C.

高頻電源頻率由粒子的質(zhì)量、電量和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定

D.

粒子從磁場(chǎng)中獲得能量14.如圖為回旋加速器的示意圖．其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并與高頻交流電源相連．帶電粒子在D型盒中心附近由靜止釋放，忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，不考慮相對(duì)論效應(yīng)．欲使粒子在D型盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間增大為原來的2倍，下列措施可行的是（

）

A.

僅將磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍

B.

僅將交流電源的電壓變?yōu)樵瓉淼?/p>

C.

僅將D型盒的半徑變?yōu)樵瓉淼谋?/p>

D.

僅將交流電源的周期變?yōu)樵瓉淼?倍15.用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來的4倍，原則上可以采用下列哪幾種方法(

)A.

將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍

B.

將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的4倍

C.

將D形盒的半徑增大為原來的2倍

D.

將D形盒的半徑增大為原來的4倍16.目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖表示它的發(fā)電原理：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，而從整體來說呈中性）沿圖中所示方向噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A,B，這時(shí)金屬板上就聚集了電荷．在磁極配置如圖所示的情況下，下述說法正確的是（

）

A.

A板帶負(fù)電

B.

有電流從b經(jīng)用電器流向a

C.

金屬板A,B間的電場(chǎng)方向向下

D.

等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受電場(chǎng)力大于所受洛倫茲力17.如圖所示，回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形金屬盒的半徑為R，狹縫間的距離為d，勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓為U，要增大帶電粒子（電荷量為q、質(zhì)量為m，不計(jì)重力）射出時(shí)的動(dòng)能，則下列方法中正確的是（

）

A.

增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓

B.

減小狹縫間的距離

C.

增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

D.

增大D形金屬盒的半徑三、填空題18.光滑絕緣桿與水平面保持θ角，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿整個(gè)空間，一個(gè)帶正電q，質(zhì)量為m，可以自由滑動(dòng)的小環(huán)套在桿上，如圖所示，小環(huán)下滑過程中對(duì)桿的壓力為零時(shí)，小環(huán)的速度為________。

19.如圖所示為兩根互相平行的通電導(dǎo)線a、b的橫截面圖，a、b的電流方向已在圖中標(biāo)出．那么導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線環(huán)繞方向?yàn)開_______（填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”），導(dǎo)線b所受的磁場(chǎng)力方向?yàn)開_______（填“向左”或“向右”）．

20.“上海光源”發(fā)出的光，是接近光速運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射。如圖所示，若帶正電的粒子以某一速率進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則其運(yùn)動(dòng)的角速度ω＝________。粒子運(yùn)行一周所需要的時(shí)間稱為回旋周期。如果以上情況均保持不變，僅增加粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速率則回旋周期________（填“增大”“不變”或“減小”）。

21.一回旋加速器，在外磁場(chǎng)一定時(shí)，可把質(zhì)子（H）加速到v，使它獲得動(dòng)能為Ek，則：能把α粒子（He）加速到的最大速度為________，能使α粒子獲得的最大動(dòng)能為________．22.如圖所示，質(zhì)量為m的帶正電小球能沿著豎直的絕緣墻豎直下滑，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平，并與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直。若小球電荷量為q，球與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則小球下滑的最大速度為________，最大加速度為________。

23.如圖所示，Ⅰ和Ⅱ是一對(duì)異名磁極，ab為放在其間的金屬棒．a(chǎn)b和cd用導(dǎo)線連成一個(gè)閉合回路．當(dāng)ab棒向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd導(dǎo)線受到向下的磁場(chǎng)力．由此可知Ⅰ是________極，a點(diǎn)電勢(shì)________（填“大于”或“小于”）b點(diǎn)電勢(shì)．

四、解答題24.質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球，用一長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線懸掛在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示，將小球從與懸線呈水平的位置A點(diǎn)靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過程中小球所帶的電荷量保持不變，小球運(yùn)動(dòng)的平面與B的方向垂直，求小球第一次和第二次經(jīng)過最低點(diǎn)C時(shí)懸線的拉力FT1和FT2。

五、綜合題25.如圖所示為等離子體發(fā)電機(jī)原理的示意圖，平行金屬板間距為d，有足夠的長(zhǎng)度跟寬度，其間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖，等離子體的流速為v，發(fā)電機(jī)等效內(nèi)阻為r，負(fù)載電阻為R，等離子體從一側(cè)沿著垂直磁場(chǎng)且與極板平行的方向射入極板間．已知電子電量為e，忽略金屬板邊緣效應(yīng)，求：

（1）打在上極板上的離子的帶電性質(zhì)；（2）閉合開關(guān)后等離子發(fā)電機(jī)能提供的最大功率．26.質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示.離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零)，經(jīng)加速電場(chǎng)(加速電場(chǎng)極板間的距離為d、電勢(shì)差為U)加速，然后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后到達(dá)記錄它的照相底片P上.設(shè)離子在P上的位置與人口處S1之間的距離為x.

（1）求該離子的比荷q/m.（2）若離子源產(chǎn)生的是帶電量為q、質(zhì)量為m1和m2的同位素離子(m1＞m2)，它們分別到達(dá)照相底片上的P1、P2位置(圖中末畫出)，求P1、P2間的距離△x.（3）若第(2)小題中兩同位素離子同時(shí)進(jìn)入加速電場(chǎng)，求它們到達(dá)照相底片上的時(shí)間差△t(磁場(chǎng)邊界與靠近磁場(chǎng)邊界的極板間的距離忽略不計(jì)).27.某種工業(yè)上用質(zhì)譜儀將鈾離子從其他相關(guān)元素中分離出來，如圖所示，鈾離子通過U=100KV的電勢(shì)差加速后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)分離器，磁場(chǎng)中鈾離子的路徑為半徑r=1.00m的半圓，最后鈾離子從狹縫出來被收集在一只杯中，已知鈾離子的質(zhì)量m=3.92×10﹣25kg，電量q=3.20×10﹣19C，如果該設(shè)備每小時(shí)分離出的鈾離子的質(zhì)量m=100mg，則：（為便于計(jì)算≈2）

（1）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（2）計(jì)一小時(shí)內(nèi)杯中所產(chǎn)生的內(nèi)能（3）計(jì)算離子流對(duì)杯產(chǎn)生的沖擊力．答案解析部分一、單選題1.【答案】A【考點(diǎn)】速度選擇器【解析】【分析】無論粒子帶何種電荷，由于電場(chǎng)力與洛倫茲力都是方向相反的，而動(dòng)能減少說明電場(chǎng)力做了負(fù)功，即電場(chǎng)力小于洛倫茲力，粒子向洛倫茲力的方向偏轉(zhuǎn)了．所以要使動(dòng)能增大，必然減小磁場(chǎng)力或增大電場(chǎng)力。

增加電場(chǎng)強(qiáng)度即增大電場(chǎng)力，使粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，這樣電場(chǎng)力做正功，所以動(dòng)能會(huì)增大．選項(xiàng)A正確．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度即增大了洛倫茲力，不符合上面的分析．選項(xiàng)B錯(cuò)誤．改變電性，兩力同時(shí)反向，磁場(chǎng)力仍大于電場(chǎng)力，所以粒子動(dòng)能仍會(huì)減少．選項(xiàng)C錯(cuò)誤．增大速度，則磁場(chǎng)力增大而電場(chǎng)力不變，動(dòng)能更會(huì)減少．選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

【點(diǎn)評(píng)】該題是速度選擇器一類的題，在速度選擇器中，粒子的受力特點(diǎn)：同時(shí)受到方向相反的電場(chǎng)力和洛倫茲力作用；粒子能勻速通過選擇器的條件：電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，即，，只有速度為的粒子才能沿直線勻速通過選擇器．若粒子受到的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力不平衡時(shí)，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)：電場(chǎng)力大于洛倫茲力時(shí)，粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，此時(shí)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；電場(chǎng)力小于洛倫茲力時(shí)，粒子將向洛倫茲力反向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。2.【答案】B【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【解答】解：當(dāng)粒子從D形盒中出來時(shí)速度最大，根據(jù)qvmB=m，得vm=，則動(dòng)能EK=mv2=，知?jiǎng)幽芘c加速的電壓無關(guān)，與狹縫間的距離無關(guān)，與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和D形盒的半徑有關(guān)，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑，可以增加粒子的動(dòng)能．故B正確，ABC錯(cuò)誤．

故選：B

【分析】回旋加速器利用電場(chǎng)加速和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)來加速粒子，根據(jù)洛倫茲力提供向心力求出粒子射出時(shí)的速度，從而得出動(dòng)能的表達(dá)式，看動(dòng)能與什么因素有關(guān)．3.【答案】D【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】解：如圖所示，若通電時(shí)，據(jù)安培定則不難看出此時(shí)圓形線圈的前面是S極，其后面是N極，故其磁感線的方向是應(yīng)該是垂直于紙面向里，故此時(shí)小磁針靜止時(shí)的N極指向與圓形線圈的磁感線的方向是一致的，由于小磁針的磁感線應(yīng)是從小磁針的N極出發(fā)回到S極的，故此時(shí)小磁針的靜止時(shí)的N極應(yīng)該是垂直于紙面向里轉(zhuǎn)動(dòng)．

故答案為：D．

【分析】利用安培定則判斷出通電圓環(huán)的磁場(chǎng)N、S極，再結(jié)合小磁針的N、S極分析即可。4.【答案】A【考點(diǎn)】磁流體發(fā)電機(jī)【解析】【解答】解：大量帶正電和帶負(fù)電的微粒向右進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由左手定則可以判斷正電荷受到的洛倫茲力向上，所以正電荷會(huì)聚集的A板上，負(fù)電荷受到的洛倫茲力向下，負(fù)電荷聚集到B板上，故A板相當(dāng)于電源的正極，B板相當(dāng)于電源的負(fù)極，所以通過電阻R的電流從上到下，通過電阻R的電流方向是a→b．故A正確，BCD錯(cuò)誤．

故選：A

【分析】大量帶正電和帶負(fù)電的微粒向右進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由左手定則可以判斷正負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向，從而確定相當(dāng)于電源的正負(fù)極，從而得出通過電阻的電流方向．5.【答案】C【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【分析】根據(jù)公式得，要想增大射出動(dòng)能，所以A不符合題意，

從式子中可以看出最大動(dòng)能和加速電壓無關(guān)，B錯(cuò)誤，增大金屬盒的半徑，符合題意，

最大速度跟D形金屬盒狹縫間的距離無關(guān)，D錯(cuò)誤，

故選C，

【點(diǎn)評(píng)】本題的關(guān)鍵是推導(dǎo)出最大速度的表達(dá)式，切記和加速度電壓無關(guān)，6.【答案】C【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【分析】AD、由可得只要滿足，帶電粒子都能通過速度選擇器沿直線進(jìn)入狹縫P，與電性無關(guān)；AD錯(cuò)誤

B、由于電場(chǎng)力和洛倫茲力等大方向和左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；錯(cuò)誤

C、帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力做向心力，則，粒子打在膠片上的位置越靠近，R越小，粒子的比荷越大；正確

故選C。

【點(diǎn)評(píng)】中等難度。速度選擇器的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的大小和方向關(guān)系是一定的，必須滿足電場(chǎng)力的洛倫茲力等大方向才行。質(zhì)譜儀是一種很好的分析同位素的儀器。7.【答案】A【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】解：磁場(chǎng)方向豎直向下，電流方向垂直紙面向里，根據(jù)左手定則知，安培力的方向水平向左．故A正確，BCD錯(cuò)誤．

故選：A．

【分析】伸開左手，讓四指方向與大拇指方向垂直，并且在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線通過掌心，四指方向與電流方向相同，大拇指所指方向?yàn)榘才嗔Φ姆较颍?.【答案】A【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】解：由安培定則可知，在電子槍處電流磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外；

電子束由左向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，電子束受到的洛倫茲力豎直向上，則電子束向上偏轉(zhuǎn)；

故選：A．

【分析】由安培定則判斷出通電導(dǎo)線中的電流在電子槍位置的磁場(chǎng)方向；然后由左手定則判斷出電子束受到的洛倫茲力方向，最后根據(jù)電子束的受力方向判斷電子束如何偏轉(zhuǎn)．9.【答案】A【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【分析】A、周期可知，不同的帶電粒子比荷不同，周期則不同，頻率也不一樣；正確

BD、由可得，所以射出時(shí)的動(dòng)能與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān),與加速電壓無關(guān)；均錯(cuò)誤

C、每半個(gè)周期加速一次，所以周期相同；錯(cuò)誤

故選A

【點(diǎn)評(píng)】中等難度。要使粒子射出的動(dòng)能增大，就要使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及D形盒的半徑R增大，而與加速電壓U的大小無關(guān)(U≠O)．加速電壓的高低只會(huì)影響帶電粒子加速的總次數(shù)，并不影響回旋加速后的最大動(dòng)能．10.【答案】D【考點(diǎn)】左手定則【解析】【分析】根據(jù)左手定則可得a端轉(zhuǎn)向紙外，b端轉(zhuǎn)向紙里，且靠近磁鐵。

【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵（1）清楚條形磁鐵的磁場(chǎng)，應(yīng)看到左右兩邊磁場(chǎng)的不同；（2）能準(zhǔn)確地應(yīng)用左手定則判斷磁場(chǎng)與電流不垂直的情況；（3）會(huì)找到一些有代表性的特殊位置求解。11.【答案】A【考點(diǎn)】左手定則【解析】【分析】地球是一個(gè)大磁體，地球表面附近赤道上空地磁場(chǎng)呈水平方向，由南向北，其他地方的磁場(chǎng)方向均不沿水平方向，水平分量南北半球均由南向北，豎直分量，北半球豎直向下，南半球豎直向上。安培力的方向由左手定則判斷。地球表面附近赤道上空地磁場(chǎng)呈水平方向，由南向北，電流方向由西向東，由左手定則可判斷導(dǎo)線受到的安培力方向豎直向上所以，A選項(xiàng)正確，BCD選項(xiàng)錯(cuò)誤

【點(diǎn)評(píng)】中等難度，地磁場(chǎng)的南極、北極分別是地理的北極、南極，赤道上空地磁場(chǎng)呈水平方向，北半球豎有直向下分量，南半球豎有直向上分量，所以涉及地磁場(chǎng)問題一定首先搞清楚問題發(fā)生的地理位置。熟練應(yīng)用左手定則二、多選題12.【答案】B,C【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【解答】解：

由qvB=m，解得v=．

則動(dòng)能EK=mv2=，知?jiǎng)幽芘c加速的電壓無關(guān)，狹縫間的距離無關(guān)，與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和D形盒的半徑有關(guān)，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑，可以增加粒子的動(dòng)能．故B、C正確，A、D錯(cuò)誤．

故選：BC

【分析】根據(jù)規(guī)律，最大速度有回旋加速器的磁場(chǎng)和半徑?jīng)Q定，半徑越大，磁場(chǎng)越大，速度越大。13.【答案】A,C【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【解答】解：A、根據(jù)qvB=m得，最大速度v=，則最大動(dòng)能EKm=mv2=．知最大動(dòng)能和金屬盒的半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，與加速的次數(shù)和加速電壓的大小無關(guān)．故A正確，B錯(cuò)誤；

C、根據(jù)周期公式T=，可知，高頻電源頻率由粒子的質(zhì)量、電量和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定，故C正確；

D、粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力，其對(duì)粒子不做功，不能獲得能量，故D錯(cuò)誤；

故選：AC．

【分析】當(dāng)帶電粒子從回旋加速器最后出來時(shí)速度最大，根據(jù)qvB=m求出最大速度，再根據(jù)EKm=mv2求出最大動(dòng)能，可知與什么因素有關(guān)．14.【答案】B,C【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【解答】解：

根據(jù)qvB=m得，v=

則最大動(dòng)能EKm=mv2=．

粒子被電場(chǎng)加速一次動(dòng)能的增加qU

則粒子被加速的次數(shù)n==

粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期的次數(shù)n′=

因T=

則粒子從靜止開始到出口處所需的時(shí)間t=n′T=．

由上可知，若僅將磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期變化，則不能與交流電周期同步，得不到始終加速，A不符合題意；

由上可知，或僅將交流電源的電壓變?yōu)樵瓉淼?，或僅將D型盒的半徑變?yōu)樵瓉淼谋?，BC符合題意，D不符合題意；

故答案為：BC

【分析】根據(jù)回旋加速器的原理，列出動(dòng)能的表達(dá)式，分析求解即可。15.【答案】A,C【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【解答】帶電粒子從D形盒中射出時(shí)的動(dòng)能Ekm=mvm2（1）帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則圓周半徑R=（2）由（1）（2）可得Ekm=顯然，當(dāng)帶電粒子q、m一定的，則Ekm∝R2B2

即Ekm與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、D形金屬盒的半徑R的平方成正比，與加速電場(chǎng)的電壓無關(guān)，AC符合題意，BD不符合題意；

故答案為：AC．

【分析】求出粒子在回旋加速度器中出射動(dòng)能的表達(dá)式，分析表達(dá)式即可。16.【答案】A,B【考點(diǎn)】磁流體發(fā)電機(jī)【解析】【解答】解：A、根據(jù)左手定則知，正電荷向下偏，負(fù)電荷向上偏，則A板帶負(fù)電，故A正確．

B、因?yàn)锽板帶正電，A板帶負(fù)電，所以電流的流向?yàn)閎流向a，故B正確．

C、因?yàn)锽板帶正電，A板帶負(fù)電，所以金屬板間的電場(chǎng)方向向上，故C錯(cuò)誤．

D、等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場(chǎng)力，故D錯(cuò)誤．

故選：AB．

【分析】根據(jù)左手定則判斷出正負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向，從而判斷出正負(fù)電荷的偏轉(zhuǎn)方向，帶正電的極板電勢(shì)高，電流從正極板流向負(fù)極板．17.【答案】C,D【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【解答】解：離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qvB=m，

解得v=．

則動(dòng)能有：EK=mv2=，

由此可知：粒子的動(dòng)能與加速的電壓無關(guān)，狹縫間的距離無關(guān)，

與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和D形盒的半徑有關(guān)，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑，可以增加粒子的動(dòng)能．故C、D正確，A、B錯(cuò)誤．

故選：CD．

【分析】回旋加速器利用電場(chǎng)加速和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)來加速粒子，根據(jù)洛倫茲力提供向心力求出粒子射出時(shí)的速度，從而得出動(dòng)能的表達(dá)式，看動(dòng)能與什么因素有關(guān)．三、填空題18.【答案】【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】以帶電小環(huán)為研究對(duì)象，受力如圖。

f＝mgcosθ，f＝qvB

解得v＝

【分析】在垂直于桿方向合力為零，洛倫茲力與重力垂直于桿方向分力等大反向即可。19.【答案】順時(shí)針；向右【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】根據(jù)安培定則，伸開右手，大拇指與電流方向相同，四指彎曲方向?yàn)榇艌?chǎng)的方向，知導(dǎo)線a中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)為順時(shí)針方向．在導(dǎo)線b處，磁場(chǎng)方向豎直向下，根據(jù)左手定則，安培力方向水平向右。故答案為：順時(shí)針，向右．

【分析】由安培定則判斷磁場(chǎng)的方向．再用左手定則判斷安培力的方向．20.【答案】；不變【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】粒子運(yùn)動(dòng)的周期T＝＝，與v0大小無關(guān)，故增大v0，T不變。角速度ω＝＝。【分析】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)角速度周期僅由粒子固有性質(zhì)和磁感應(yīng)強(qiáng)度來決定，與運(yùn)動(dòng)速度并無關(guān)系21.【答案】；Ek【考點(diǎn)】質(zhì)譜儀和回旋加速器【解析】【解答】解：根據(jù)qvB=m

得粒子出D形盒時(shí)的速度為：vm=；可把質(zhì)子加速到v，故有：v=；

當(dāng)加速α粒子時(shí)，有：v′==；

能使α粒子獲得的最大動(dòng)能為Ek′==Ek

故答案為：，Ek

【分析】交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，粒子在圓周運(yùn)動(dòng)的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電勢(shì)差一次一次地反向，粒子就會(huì)被一次一次地加速．由牛頓第二定律推導(dǎo)出最大速度的表達(dá)式進(jìn)行討論即可．22.【答案】；g【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】當(dāng)小球剛開始下滑時(shí)，有最大加速度，即a＝g

當(dāng)小球的加速度為零時(shí)，有最大速度，即mg＝μf

f＝qvB

解得v＝

【分析】剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)并無阻力，加速度最大，為g；在合力為零時(shí)速度最大，重力與摩擦力平衡，同時(shí)與墻面彈力與洛倫茲力等大反向。23.【答案】S極；大于【考點(diǎn)】左手定則【解析】【解答】解：cd棒受向下的磁場(chǎng)力，由左手定則可知，cd棒中電流方向是：由d指向c，

則說明ab棒中電流由b到a；由右手定則可知，ab棒所處位置磁場(chǎng)方向：豎直向上，

則Ⅰ是S極，Ⅱ是N極；

ab棒中電流由b指向a，由于ab棒視為電源，故則a點(diǎn)電勢(shì)高，b點(diǎn)電勢(shì)低，

故答案為：S極，大于

【分析】根據(jù)導(dǎo)體棒ab磁場(chǎng)力的方向由左手定則判斷出導(dǎo)線中電流的方向，然后由右手定則判斷出ab棒所處位置磁場(chǎng)方向，進(jìn)一步判斷出磁極名稱；棒ab相當(dāng)于電源，根據(jù)電流方向判斷電勢(shì)的高低．四、解答題24.【答案】解:小球由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，洛倫茲力始終與v的方向垂直，對(duì)小球不做功，只有重力做功，由動(dòng)能定理，有

mgl＝m

解得vC＝

小球第一次經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)，由左手定則，可知洛倫茲力向上，其受力情況如圖①