安培力與洛倫茲力1.4：質(zhì)譜儀與回旋加速器一：知識精講歸納考點(diǎn)一、質(zhì)譜儀1．質(zhì)譜儀構(gòu)造：主要構(gòu)件有加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場和照相底片．2．運(yùn)動過程(如圖)(1)帶電粒子經(jīng)過電壓為U的加速電場加速，qU＝eq\f(1,2)mv2.(2)垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，做勻速圓周運(yùn)動，r＝eq\f(mv,qB)，可得r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q)).3．分析：從粒子打在底片D上的位置可以測出圓周的半徑r，進(jìn)而可以算出粒子的比荷．考點(diǎn)二、回旋加速器1．回旋加速器的構(gòu)造：兩個D形盒，兩D形盒接交流電源，D形盒處于垂直于D形盒的勻強(qiáng)磁場中，如圖.2．工作原理(1)電場的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：兩個D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的電場．作用：帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時被加速．(2)磁場的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：D形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中．作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動，從而改變運(yùn)動方向，半個圓周后再次進(jìn)入電場．大重點(diǎn)技巧歸納回旋加速器兩D形盒之間有窄縫，中心附近放置粒子源(如質(zhì)子、氘核或α粒子源)，D形盒間接上交流電源，在狹縫中形成一個交變電場．D形盒上有垂直盒面的勻強(qiáng)磁場(如圖所示)．(1)電場的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：周期性變化，其周期等于粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期．作用：對帶電粒子加速，粒子的動能增大，qU＝ΔEk.(2)磁場的作用改變粒子的運(yùn)動方向．粒子在一個D形盒中運(yùn)動半個周期，運(yùn)動至狹縫進(jìn)入電場被加速．磁場中qvB＝meq\f(v2,r)，r＝eq\f(mv,qB)∝v，因此加速后的軌跡半徑要大于加速前的軌跡半徑．(3)粒子獲得的最大動能若D形盒的最大半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，由r＝eq\f(mv,qB)得粒子獲得的最大速度vm＝eq\f(qBR,m)，最大動能Ekm＝eq\f(1,2)mvm2＝eq\f(q2B2R2,2m).(4)兩D形盒窄縫所加的交流電源的周期與粒子做圓周運(yùn)動的周期相同，粒子經(jīng)過窄縫處均被加速，一個周期內(nèi)加速兩次．二：考點(diǎn)題型歸納題型一：基于加速電場的質(zhì)譜儀1．（2021·河北·大廠回族自治縣高級實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中）如圖所示為質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)原理圖，若從金屬筒內(nèi)同一位置由靜止釋放氫的三種同位素氕、氘、氚的原子核不計(jì)重力，經(jīng)相同的電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)后分別打在照相底片上的A、B、C三個點(diǎn)，則氕、氘、氚原子核（）A．進(jìn)入磁場時的速度相同B．氚在磁場中運(yùn)動的時間最短C．氕在電場中加速的時間最長D．打在照相底片上相鄰兩點(diǎn)間距離AB、BC之比為2．（2021·河北省唐縣第一中學(xué)高二月考）質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖，現(xiàn)利用質(zhì)譜儀對氫元素進(jìn)行測量。讓氫的三種同位素的離子流從容器A下方的小孔S無初速度飄入電勢差為U的加速電場，加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中、氫的三種同位素分別為氕（即為質(zhì)子）、氘（質(zhì)量約為質(zhì)子的2倍，電荷量與質(zhì)子相同）、氚（質(zhì)量約為質(zhì)子的3倍，電荷量與質(zhì)子相同），最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”。則下列判斷正確的是（）A．進(jìn)入磁場時速度從大到小排列的順序是氕、氘、氚B．進(jìn)入磁場時動能從大到小排列的順序是氕、氘、氚C．在磁場中運(yùn)動時間由大到小排列的順序是氕、氘、氚D．a(chǎn)、b、c三條“質(zhì)譜線”依次排列的順序是氕、氘、氚3．（2020·貴州·高二學(xué)業(yè)考試）用質(zhì)譜儀測量帶電粒子的比荷，其原理如圖所示，A是粒子源，釋放出的帶電粒子（不計(jì)重力），經(jīng)小孔飄入電壓為U的加速電場（初速度可忽略不計(jì)），加速后經(jīng)小孔進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打在照相底片上D點(diǎn)。測得D點(diǎn)到的距離為d，則該粒子的比荷為（）A． B． C． D．題型二：基于速度選擇器的質(zhì)譜儀4．（2021·江西·高安二中高二期中）質(zhì)譜儀最初是由湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計(jì)的，他用質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了氖20和氖22，證實(shí)了同位素的存在。如圖所示，容器A中有質(zhì)量分別為m1、m2，電荷量相同的氖20和氖22兩種離子（不考慮離子的重力及離子間的相互作用），它們從容器A下方的小孔S1不斷飄入電壓為U的加速電場（離子的初速度可視為零），沿豎直線S1S2（S2為小孔）與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打在水平放置的底片上。由于實(shí)際加速電壓的大小在U±ΔU范圍內(nèi)微小變化，這兩種離子在磁場中運(yùn)動的軌跡可能發(fā)生交疊，為使它們的軌跡不發(fā)生交疊，應(yīng)小于（）A． B．C． D．5．（2021·全國·高二課時練習(xí)）如圖所示，有a、b、c、d四個粒子，它們帶同種電荷且電荷量相等，它們的速率關(guān)系為va<vb=vc<vd，質(zhì)量關(guān)系為ma=mb<mc=md。進(jìn)入速度選擇器后，有兩種粒子從速度選擇器中射出，由此可以判定（）A．射向A2的是d粒子 B．射向P2的是b粒子C．射向A1的是c粒子 D．射向P1的是a粒子6．（2021·重慶第二外國語學(xué)校高二期中）某一個帶有速度選擇器的質(zhì)譜儀原理如圖所示，A為粒子加速器，加速電壓為U1；B為速度選擇器，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1；B的兩板間距離為d，電場方向向左或向右未知；C為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。今有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該粒子恰能沿直線通過速度選擇器B，然后進(jìn)入分離器做勻速圓周運(yùn)動，下列分析正確的是（）A．該粒子不一定帶正電B．B區(qū)域中電場方向可能向右C．增大U1并相應(yīng)減小B1，粒子才可能仍然沿直線通過BD．增大U1并相應(yīng)改變B1，使粒子仍然沿直線通過B，在C中的半徑可能不變題型三：回旋加速器原理和最大動能7．（2021·山東·高二期中）1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，憑借此項(xiàng)成果，他于1939年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，其原理如圖所示，置于真空中的形金屬盒半徑為，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可忽略；磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為，加速電壓為。若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子的質(zhì)量為、電荷量為，在加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響。則下列說法正確的是（）

A．帶電粒子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器B．被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動的周期隨半徑的增大而增大C．質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能與形盒半徑成正比D．該加速器加速質(zhì)量為、電荷量為的粒子時，交流電頻率應(yīng)變?yōu)?．（2020·河北·張家口市第一中學(xué)高二月考）1932年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示，這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒，D1，D2構(gòu)成，其間留有的窄縫處加有高頻交變電壓U（加速電壓），下列說法正確的是（）A．回旋加速器只能用來加速正離子B．離子從D形盒之間空隙的電場中獲得能量C．離子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期與加速交變電壓的周期不相同D．提高窄縫處的高頻交變電壓U，則離子離開磁場時的最終速度將增大9．（2017·遼寧·鞍山一中高二期中）回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示，它的核心部分是兩個D形金屬，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的的窄縫中形成勻強(qiáng)電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速。兩盒放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，通過兩盒間的窄縫時反復(fù)被加速，直到達(dá)到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出。如果用同一回旋加速器分別加速氚核（）和粒子（）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有（）A．加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能也較大B．加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能較小C．加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能也較小D．加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能較大題型四：回旋加速器的運(yùn)動時間和10．（2021·山東·高二月考）粒子加速器是利用電場來推動帶電粒子使其獲得能量的裝置，是高能物理中重要的角色。1931年美國物理學(xué)家恩奈斯特·勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，被加速的粒子在一圓形結(jié)構(gòu)里運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡由磁場控制，通過交變電場給帶電粒子加速。圖甲是回旋加速器的示意圖，粒子出口處如圖所示。圖乙是回旋加速器所用的交變電壓隨時間的變化規(guī)律。某物理學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了回旋加速器原理之后，想利用同一回旋加速器分別加速兩種帶正電的粒子，所帶電荷量分別為，質(zhì)量分別為。保持交變電壓隨時間變化的規(guī)律不變，需要調(diào)整所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，則（）A．所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為 B．粒子獲得的最大動能之比為C．粒子的加速次數(shù)之比為 D．粒子在回旋加速器中的運(yùn)動時間之比為11．（2021·江蘇淮安·高二期末）回旋加速器是利用磁場和電場使帶電粒子作回旋運(yùn)動，經(jīng)過多次加速，粒子最終從D形盒邊緣引出，能量可達(dá)幾十兆電子伏特（MeV）。如圖所示為回旋加速器原理示意圖，利用回旋加速器對粒子進(jìn)行加速，此時D形盒中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，D形盒縫隙間電場變化周期為T，加速電壓為U。忽略相對論效應(yīng)和粒子在D形盒縫隙間的運(yùn)動時間，下列說法正確的是（）A．保持B、U和T不變，該回旋加速器可以加速質(zhì)子B．僅增大加速電壓U，粒子在回旋加速器中運(yùn)動的總時間不變C．僅增大加速電壓U，粒子獲得的最大動能增大D．回旋加速器既能加速帶正電的粒子，又能加速帶負(fù)電的粒子12．（2021·河南南陽·高二期末）如圖所示，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源的兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中有周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中。下列說法中正確的是（）A．只增大金屬盒的半徑，帶電粒子離開加速器時的動能增大B．只增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，帶電粒子離開加速器時的動能不變C．只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子離開加速器時的動能增大D．只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子在加速器中運(yùn)動的時間不變題型五：回旋加速器的電場變化的周期和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系13．（2021·全國·高二專題練習(xí)）如圖所示為回旋加速器示意圖，利用回旋加速器對粒子進(jìn)行加速，此時D形盒中的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，D形盒縫隙間電場變化周期為T。忽略粒子在D形盒縫隙間的運(yùn)動時間和相對論效應(yīng)，下列說法正確的是（）

A．保持B和T不變，該回旋加速器可以加速質(zhì)子B．僅調(diào)整磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，該回旋加速器仍可以加速粒子C．保持B和T不變，該回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中運(yùn)動的時間與粒子的相等D．保持B和T不變，該回旋加速器可以加速粒子，加速后的最大動能與粒子的相等14．（2020·江蘇·姜堰中學(xué)高二月考）如圖所示是回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源相連。下列說法中正確的是（）A．粒子從加速器的邊緣進(jìn)入加速器B．僅增大加速電壓可增大粒子的最大速度C．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能D．若分別加速氘核（）和氦核（），則兩次所接高頻電源的頻率相同15．（2021·安徽宿州·高二期末）如圖示，一回旋加速器D型盒的半徑為R，兩盒間的距離為d，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，高頻電場的電壓為U，若被加速的粒子質(zhì)量為m，電量為q，不考慮粒子從粒子源射出時能量。則下列說法正確的是（）A．高頻電壓的頻率跟粒子運(yùn)動的速度有關(guān)B．粒子的最大速度跟電壓U成正比C．粒子的最大動能跟回旋加速次數(shù)有關(guān)D．粒子的最大動能跟D型盒半徑R有關(guān)三：課堂過關(guān)精練一、單選題16．（2021·河北·深州長江中學(xué)高二期中）如圖所示為一速度選擇器，內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一束正離子以速度v從左側(cè)水平射入，為使離子流經(jīng)磁場時不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力）則磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強(qiáng)電場，下列說法正確的是（）

A．該電場場強(qiáng)大小為，方向向下B．離子沿直線勻速穿過該裝置的時間與場強(qiáng)無關(guān)C．負(fù)離子從右向左水平射入時，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．負(fù)離子從左向右水平射入時，會發(fā)生偏轉(zhuǎn)17．（2021·遼寧大連·高二期中）電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，如圖所示。磁場方向垂直于圓面，磁場區(qū)的中心為O，半徑為r。當(dāng)不加磁場時，電子束將通過O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場，如果發(fā)現(xiàn)電視畫面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是（）

A．電子槍發(fā)射能力減弱，電子數(shù)減少 B．加速電場的電壓過低，電子速率偏小C．偏轉(zhuǎn)線圈電流過小，偏轉(zhuǎn)磁場減弱 D．加速電場兩極板的距離增大18．（2021·河南·南陽中學(xué)）質(zhì)子以速度正好能沿圖中的虛線勻速通過正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域。下列說法中正確的有（）A．粒子以沿原方向入射，將向下偏轉(zhuǎn)B．質(zhì)子以沿原方向入射，將向上偏轉(zhuǎn)C．電子以沿原方向入射，將向下偏轉(zhuǎn)D．電子以沿原方向入射，將向下偏轉(zhuǎn)19．（2021·山東·濟(jì)南一中高二期中）如圖所示為速度選擇器示意圖，為其兩個極板。某帶電粒子電荷量為q，以速度v0從S1射入，恰能沿虛線從S2射出。不計(jì)粒子重力，下列說法正確的是（）A．該粒子一定帶正電B．該粒子以速度v0從S2射入，也能沿虛線從S1射出C．該粒子以速度2v0從S1射入，仍能沿虛線從S2射出D．該粒子電荷量變?yōu)?q，以速度v0從S1射入，仍能沿虛線從S2射出20．（2021·河北·石家莊二中高二期中）筆記本電腦趨于普及，電腦機(jī)身和顯示屏對應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件。當(dāng)顯示屏開啟時磁體遠(yuǎn)離霍爾元件，電腦正常工作；當(dāng)顯示屏閉合時磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電腦進(jìn)入休眠狀態(tài)。如圖，一塊寬為a、長為c的矩形半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，通入方向向右的電流時，電子的定向移動速度為v。當(dāng)顯示屏閉合時元件處于垂直于上表面、方向向上的勻強(qiáng)磁場中，于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U，以此控制屏幕的熄滅。則關(guān)于元件的說法正確的是（）A．前表面的電勢比后表面的高B．前、后表面間的電壓U與v有關(guān)C．前、后表面間的電壓U與c成正比D．自由電子受到的洛倫茲力大小為21．（2021·山東·濟(jì)南市歷城第一中學(xué)高二月考）質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示，帶有小孔的兩個水平極板間有垂直極板方向的勻強(qiáng)電場，圓筒N內(nèi)可以產(chǎn)生質(zhì)子和氚核，它們由靜止進(jìn)入極板間，經(jīng)極板間的電場加速后進(jìn)入下方的勻強(qiáng)磁場，在磁場中運(yùn)動半周后打到底片P上。不計(jì)質(zhì)子和氚核的重力及它們間的相互作用。則下列判斷正確的是（）A．質(zhì)子和氚核在極板間運(yùn)動的時間之比為B．質(zhì)子和氚核在磁場中運(yùn)動的時間之比為C．質(zhì)子和氚核在磁場中運(yùn)動的速率之比為D．質(zhì)子和氚核在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑之比為22．（2021·云南·滄源佤族自治縣民族中學(xué)高二月考）如圖所示，由兩種比荷不同的離子組成的離子束，從靜止經(jīng)電場加速后，經(jīng)過由正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的速度選擇器后，進(jìn)入另一個勻強(qiáng)磁場中并分裂為A．B兩束。離子的重力不計(jì)，下列說法中正確的有（）A．兩束離子的加速電壓相同 B．組成A束和B束的離子質(zhì)量一定相同C．A束離子的比荷大于B束離子的比荷 D．A束離子的動能大于B束離子的動能23．（2021·全國·高二課時練習(xí)）如圖所示是電視顯像管原理示意圖（俯視圖），電流通過偏轉(zhuǎn)線圈，從而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，電子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場后運(yùn)動軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不計(jì)電子的重力，下列說法正確的是（）A．電子經(jīng)過磁場時速度增大B．欲使電子束打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)垂直紙面向里C．欲使電子束打在熒光屏上的B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)垂直紙面向外D．欲使電子束打在熒光屏上的位置由A點(diǎn)調(diào)整到B點(diǎn)，應(yīng)調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)線圈中的電流使磁場增強(qiáng)24．（2021·全國·高二）質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源產(chǎn)生一個質(zhì)量為、電荷量為的正離子，離子產(chǎn)生出來時的速度很小，可以認(rèn)為是靜止的。離子產(chǎn)生出來后經(jīng)過電壓加速，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場，沿著半圓周運(yùn)動最后到達(dá)照相底片上，測得它在上的位置到入口處的距離為，若某離子通過上述裝置后，測得它在上的位置到入口處的距離大于，則說明（）A．離子的質(zhì)量一定變大 B．加速電壓一定變大C．磁感應(yīng)強(qiáng)度一定變大 D．離子所帶電荷量可能變小四：高分突破精練25．（2021·河北省唐縣第一中學(xué)高二月考）兩個粒子和可以經(jīng)同一個回旋加速器加速，不計(jì)粒子在電場中加速的時間及由相對論效應(yīng)帶來的影響，則下列判斷正確的是（）

A．兩粒子的質(zhì)量一定相同 B．兩粒子的電荷量一定相同C．兩粒子在回旋加速器中運(yùn)動的時間一定相同 D．兩粒子經(jīng)回旋加速器獲得的最大動能一定相同26．（2021·全國·高二專題練習(xí)）如圖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(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。帶電粒子在磁場中運(yùn)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（）A．在Ek－t圖像中應(yīng)有t4－t3＜t3－t2＜t2－t1B．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(shù)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27．（2021·全國·高二專題練習(xí)）如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電荷量不同的正離子垂直地射入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的運(yùn)動方向，有些發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果讓這些不偏轉(zhuǎn)的離子進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束，對這些進(jìn)入另一磁場的離子，可得出結(jié)論（）A．它們的動能一定各不相同 B．它們的電荷量一定各不相同C．它們的質(zhì)量一定各不相同 D．它們的電荷量與質(zhì)量之比一定各不相同28．（2021·全國·高二專題練習(xí)）帶電油滴以水平速度v0垂直進(jìn)入磁場，恰做勻速直線運(yùn)動，如圖所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下述說法正確的是（）A．油滴必帶正電荷，電荷量為 B．油滴必帶負(fù)電荷，比荷＝C．油滴必帶正電荷，電荷量為 D．油滴帶什么電荷都可以，只要滿足q＝29．（2021·廣東普寧·高二期末）如圖所示是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，分別與高頻交流電源連接，兩個D形金屬盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩個D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，下列說法中正確的是（）A．加速電壓越大，粒子最終射出時獲得的動能就越大B．粒子射出時的最大動能與加速電壓無關(guān)，也與D形金屬盒的半徑和磁感應(yīng)強(qiáng)度無關(guān)C．若增大加速電壓，粒子在金屬盒間的加速次數(shù)將減少，在回旋加速器中運(yùn)動的時間將減少D．粒子第5次被加速前、后的軌道半徑之比為30．（2021·北京東城·高二期末）1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，憑借此項(xiàng)成果，他于1939年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，其原理如圖所示，這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒、構(gòu)成，其間留有空隙。下列說法正確的是（）

A．帶電粒子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器B．帶電粒子每次進(jìn)入D形盒時做加速圓周運(yùn)動C．被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動的周期隨半徑的增大而增大D．經(jīng)過半個圓周后帶電粒子再次到達(dá)兩盒間的縫隙時，兩盒間的電壓恰好改變正負(fù)31．（2021·福建·莆田二中高二期末）我國探月工程的重要項(xiàng)目之一是探測月球含量。如圖所示，（2個質(zhì)子和1個中子組成）和（2個質(zhì)子和2個中子組成）組成的粒子束經(jīng)電場加速后，進(jìn)入速度選擇器，再經(jīng)過狹縫P進(jìn)入平板S下方的勻強(qiáng)磁場，沿半圓弧軌跡抵達(dá)照相底片，并留下痕跡M、N。下列說法正確的是（）A．速度選擇器內(nèi)部的磁場垂直紙面向外B．平板S下方的磁場垂直紙面向里C．經(jīng)過狹縫P時，兩種粒子的速度不同D．痕跡M是抵達(dá)照相底片上時留下的32．（2021·浙江·高二期中）如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強(qiáng)恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從處以速度沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D型盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動軌跡如圖所示。、、為帶電粒子軌跡與延長線的交點(diǎn)。對于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是（）

A．帶電粒子每運(yùn)動一周被加速兩次B．D形盒中的磁場方向垂直紙面向外C．粒子每運(yùn)動一周直徑的增加量越來越小D．加速電場方向需要做周期性變化33．（2021·河北·衡水市冀州區(qū)第一中學(xué)高二期中）關(guān)于下列四幅圖的說正確的是（）A．圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，要想粒子獲得的最大動能增大，可增加電壓UB．圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，可以判斷出通過外電阻的電流方向從b到aC．圖丙是速度選擇器的示意圖，帶電粒子（不計(jì)重力）能夠沿直線從右側(cè)進(jìn)入并勻速通過速度選擇器的條件是Eq=qvB，即D．圖丁是質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖，粒子打在底片上的位置越靠近狹縫S3說明粒子的比荷越小二、多選題34．（2021·重慶一中高二期中）質(zhì)譜儀是用來分析同位素的裝置。如圖所示為質(zhì)譜儀的示意圖，其由豎直放置的速度選擇器、偏轉(zhuǎn)磁場構(gòu)成。由三種不同粒子組成的粒子束以某速度沿豎直向下的方向射入速度選擇器，該粒子束沿直線穿過底板上的小孔О進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，最終三種粒子分別打在水平底板上的三點(diǎn)。已知底板上、下兩側(cè)的勻強(qiáng)磁場方向均垂直于紙面向外，且磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為，速度選擇器中勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度的大小為E，不計(jì)粒子的重力以及它們之間的相互作用，則（）A．速度選擇器中的電場方向向右，且三種粒子均帶正電B．如果三種粒子的電荷量相等，則打在點(diǎn)的粒子質(zhì)量最大C．三種粒子的速度大小均為D．如果三種粒子電荷量均為q，且的間距為，則打在兩點(diǎn)的粒子質(zhì)量差為35．（2021·遼寧·高二期中）如圖所示為回旋加速器示意圖，利用回旋加速器對粒子進(jìn)行加速，此時D形盒中的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，D形盒縫隙間電場變化周期為T。忽略粒子在D形盒縫隙間的運(yùn)動時間和相對論效應(yīng)，下列說法正確的是（）A．保持B和T不變，該回旋加速器可以加速質(zhì)子B．保持B和T不變，該回旋加速器可以加速粒子，加速后的最大速率與粒子的相等C．保持B和T不變，該回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中運(yùn)動的時間與粒子的相等D．保持B和T不變，該回旋加速器可以加速粒子，加速后的最大動能與粒子的相等36．（2021·黑龍江·大慶中學(xué)高二期中）如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(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，平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場。下列說法正確的是（）A．質(zhì)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紙面向里C．通過速度選擇器的粒子的速度等于D．打在處的粒子比打在處的粒子的比荷大37．（2021·浙江溫州·高二期中）研究某種射線裝置的示意圖如圖所示，射線源發(fā)出的射線以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的中央O點(diǎn)，出現(xiàn)一個亮點(diǎn)。在板間加上垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場后，射線在板間做半徑為r的圓周運(yùn)動，然后打在熒光屏的P射線源點(diǎn)。若在兩板間再連接上一個恒定電壓為U的電源，兩板之間距離為d形成勻強(qiáng)電場，亮點(diǎn)又恰好回到O點(diǎn)。由此可知

A．射線粒子帶正電B．射線粒子的初速度大小為C．如果只把兩板間距離適當(dāng)減小粒子還能到達(dá)P點(diǎn)D．射線粒子比荷38．（2021·重慶第二外國語學(xué)校高二期中）如圖甲所示為回旋加速器，其工作原理圖如圖乙所示，回旋加速器的兩個形金屬盒分別接電壓為的高頻交流電源的兩極，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盤的中心。若粒子源釋放的粒子電荷量為，質(zhì)量為，粒子從回旋加速器飛出時的最大速度為，以下判斷正確的是（）

A．交流電源電壓越大，越大 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，越大C．粒子的比荷越大，越大 D．隨著粒子速度增大，在磁場中運(yùn)動的周期變小39．（2021·湖北·麻城市第二中學(xué)高二月考）一個用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其核心部分如圖所示，D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩盒分別與交流電源相連。下列說法正確的是（）A．質(zhì)子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大B．質(zhì)子被加速后的最大速度隨電場的電壓增大而增大C．不需要改變?nèi)魏瘟?，這個裝置也能用于加速α粒子D．質(zhì)子被加速后的最大速度與電場的電壓大小無關(guān)40．（2021·全國·高二課時練習(xí)）、、、四種離子，它們帶等量同種電荷，質(zhì)量關(guān)系為，以不相等的速率（）進(jìn)入速度選擇器后，有兩種離子從選擇器中射出，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的磁場，如圖所示。由此可以判斷（不計(jì)離子重力）（）A．四種離子帶正電，射向的是離子B．四種離子帶負(fù)電，射向的是離子C．四種離子帶正電，射向的是離子D．四種離子帶負(fù)電，射向的是離子三、解答題41．（2021·北京·人大附中高二期中）質(zhì)譜儀是一種檢測和分離同位素的儀器。如圖所示，某種電荷量為的粒子，從容器下方的狹縫進(jìn)入電壓為的加速電場，其初速度可忽略不計(jì)。這些粒子經(jīng)過狹縫沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場中。隨后粒子束在照相底片上的點(diǎn)處形成一條曝光的譜線。不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用。（1）求粒子進(jìn)入磁場時的動能；（2）設(shè)點(diǎn)與狹縫之間的距離為，在圖中畫出隨加速電壓變化的圖像；（3）如果從底片上獲知、（對應(yīng)的譜線位置圖中未畫出）是兩種同位素的原子核，、在磁場中運(yùn)動軌跡的直徑之比是，求、的質(zhì)量之比。

42．（2021·全國·高二課時練習(xí)）如圖所示，在間距為d的平行極板M、N上加一定的電壓，從而在極板間形成一個勻強(qiáng)電場，同時在此區(qū)域加一個與勻強(qiáng)電場垂直的勻強(qiáng)磁場B。當(dāng)帶電粒子從進(jìn)入這一區(qū)域后，只有具有某個速度大小的粒子才能從通過，這樣的裝置叫做速度選擇器。帶電粒子在進(jìn)入速度選擇器前，先在一加速電場中加速，加在形成此加速電場的兩極板P、Q上的電壓為。粒子所受的重力忽略不計(jì)。（1）試問：從小孔進(jìn)入速度選擇器的粒子，需要具有怎樣的速度才能順利通過小孔；（2）帶電粒子的電荷量與質(zhì)量的比叫做比荷，它反映了帶電粒子的一個基本屬性，在科學(xué)研究中具有重要的意義、試借助本題提供的物理量，計(jì)算出該帶電粒子比荷的表達(dá)式。

43．（2021·浙江省江山中學(xué)高二期中）某一具有速度選擇器的質(zhì)譜儀原理如圖所示，A為粒子加速器，加速電壓為U1；B為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，兩板間距離為d；C為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正粒子（不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動，打在照相底片的D上。求∶（1）粒子的速度v為多大？（2）速度選擇器兩板間電壓U2為多少？（3）粒子在B2磁場中做勻速圓周運(yùn)動后打在照相底片的位置距離射入F點(diǎn)多遠(yuǎn)？（4）現(xiàn)有大量的上述粒子進(jìn)入加速器A，但加速電壓不穩(wěn)定，在U1-△U1到U1+△U1范圍內(nèi)變化，可以通過調(diào)節(jié)速度選擇器兩板的電勢差在一定范圍內(nèi)變化，使得加速后的不同速度的粒子都有機(jī)會進(jìn)入C，則打在照相底片D上的寬度和速度選擇器兩板的電勢差的變化范圍。參考答案1．D【詳解】A．設(shè)加速電壓為U，粒子進(jìn)入磁場時的速度大小為v，根據(jù)動能定理有解得由于氕、氘、氚原子核的比荷不同，所以進(jìn)入磁場時的速度不同，故A錯誤；C．設(shè)粒子加速距離為d，加速時間為t1，則解得氕的比荷倒數(shù)最小，在電場中加速的時間最短，故C錯誤；B．設(shè)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r，根據(jù)牛頓第二定律有解得粒子在磁場中運(yùn)動的時間為半個周期，即氚的比荷倒數(shù)最大，在磁場中運(yùn)動的時間最長，故B錯誤；D．粒子打在照相底片上的位置到入射點(diǎn)之間的距離為所以A、B、C到入射點(diǎn)的距離之比為則打在照相底片上相鄰兩點(diǎn)間距離AB、BC之比為，故D正確。故選D。2．A【詳解】AB．根據(jù)動能定理有得v=比荷最大的是氕，最小的是氚，所以進(jìn)入磁場時速度從大到小的順序是氕、氘、氚，A正確，B錯誤；C．粒子在磁場中運(yùn)動的時間為故在磁場中運(yùn)動時間由大到小排列的順序是氚、氘、氕，C錯誤；D．進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場后有解得R=可知比荷越大，軌道半徑越小，故a、b、c三條“質(zhì)譜線”依次排列的順序是氚、氘、氕，D錯誤。故選A。3．C【詳解】電場中，由動能定理得磁場中，由洛倫茲力提供向心力得聯(lián)立解得故ABD錯誤，C正確。故選C。4．C【詳解】粒子在電場中加速在磁場中做圓周運(yùn)動解得氖20最大半徑氖22最小半徑兩軌跡不發(fā)生交疊，有解得故選C。5．D【詳解】BD．根據(jù)粒子在磁場B2中的偏轉(zhuǎn)方向，由左手定則可知，粒子帶正電。粒子能通過速度選擇器時有qE=qvB，可得結(jié)合題意可知，b、c兩粒子能通過速度選擇器，a的速度小于b的速度，所以a所受的靜電力大于洛倫茲力，a向P1板偏轉(zhuǎn)，d的速度大于b的速度，所以d所受的靜電力小于洛倫茲力，d向P2板偏轉(zhuǎn)，故B錯誤，D正確；AC．只有b、c兩粒子能通過速度選擇器進(jìn)入磁場B2，根據(jù)知，質(zhì)量大的軌道半徑大，則射向A1的是b粒子，射向A2的是c粒子，故A、C錯誤。故選D。6．C【詳解】A．該粒子在C中的磁場中向右偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，粒子一定帶正電，選項(xiàng)A錯誤；B．粒子做B區(qū)域做直線運(yùn)動，則電場力等于洛倫茲力，洛倫茲力向右，則電場力向左，可知電場方向向左，選項(xiàng)B錯誤；C．增大U1則粒子進(jìn)入B區(qū)域的速度增加，若相應(yīng)減小B1，則洛倫茲力與電場力仍可能相等，即粒子可能仍然沿直線通過B，選項(xiàng)C正確；D．增大U1，粒子進(jìn)入B區(qū)域的速度增加，并相應(yīng)改變B1，使粒子仍然沿直線通過B，則粒子進(jìn)入C中的速度也增加，根據(jù)可知在C中的半徑變大，選項(xiàng)D錯誤。故選C。7．D【詳解】A．帶電粒子由加速器的中心進(jìn)入加速器。故A錯誤；B．根據(jù)周期公式可知，被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動的周期與半徑無關(guān)。故B錯誤；C．質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能聯(lián)立，可得故C錯誤；D．加速質(zhì)子時，有加速粒子時，有故D正確。故選D。8．B【詳解】A．回旋加速器既可以加速帶正電的粒子，也可以加速帶負(fù)電的粒子，故A錯誤；BC．回旋加速器是利用電場加速，磁場偏轉(zhuǎn)來加速粒子，且粒子在磁場中運(yùn)動的周期與交流電壓的周期相同，故B正確，C錯誤；D．當(dāng)粒子離開回旋加速器時，速度最大，有得與交流電壓的大小無關(guān)，故D錯誤。故選B。9．B【詳解】只有加速器所加交流電源的周期與粒子在磁場中運(yùn)動的周期相同時，粒子才能一直被加速，根據(jù)周期公式結(jié)合氚核和粒子，可知，加速氚核的交流電源的周期較大，而在回旋加速器工作時，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由得帶電粒子射出時的動能知粒子獲得的最大動能較大，氚核獲得的最大動能較小。B正確。故選B。10．C【詳解】A．所加電壓規(guī)律不變，則粒子周期由得即A錯誤；B．由得知：越大，越大，則的最大值為回旋加速器的半徑R又由A選項(xiàng)結(jié)論得B錯誤；C．加速次數(shù)N滿足所以又由B選項(xiàng)結(jié)論所以C正確；D．加速周期加速次數(shù)加速時間得D錯誤；故選C。11．D【詳解】A．根據(jù)加速電場的周期和粒子在磁場運(yùn)動的周期相同，粒子在磁場中運(yùn)動的周期由于質(zhì)子與粒子的比荷不同，所以不能加速質(zhì)子，故A錯誤；BC．根據(jù)解得帶電粒子射出時的動能為可知最大動能與加速器的半徑、磁感線強(qiáng)度以及電荷的電量和質(zhì)量有關(guān)，與加速電場無關(guān)；設(shè)在電場中加速的次數(shù)為n，根據(jù)可得U越大，n越小，在磁場中運(yùn)動的時間越短；故BC錯誤；D．根據(jù)粒子在磁場中周期公式有當(dāng)調(diào)整磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，同時結(jié)合其他的一些調(diào)整后，也可以加速負(fù)電荷，故D正確；故選D。12．A【詳解】ABC．設(shè)回旋加速器的半徑為R，則粒子射出時有解得，故有半徑越大、磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，動能越大，加速電壓與動能無關(guān)。A正確，BC錯誤；D．帶電粒子在加速器中加速的次數(shù)為每加速一次，在磁場中運(yùn)動半周，周期為所以運(yùn)動時間為增大加速電壓，運(yùn)動時間減少。D錯誤。故選A。13．C【詳解】A．D形盒縫隙間電場變化周期為T等于被加速度的在磁場中運(yùn)動的周期，即而質(zhì)子在磁場中的運(yùn)動周期為則該回旋加速器不可以加速質(zhì)子，選項(xiàng)A錯誤；B．僅調(diào)整磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則在磁場中的運(yùn)轉(zhuǎn)周期將要變化，則該回旋加速器不可以加速粒子了，選項(xiàng)B錯誤；C．在磁場中運(yùn)動的周期THe＝＝＝T則保持B和T不變，該回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中兩粒子運(yùn)動的半徑也相同，則粒子運(yùn)動的時間與粒子的相等，選項(xiàng)C正確；D．根據(jù)qvmB＝mEkm＝mvm2＝∝可知加速后的最大動能與粒子不相等，選項(xiàng)D錯誤。故選C。14．D【詳解】A．要加速多次最終能量最大，則被加速帶電粒子只能由加速器的中心附近進(jìn)入加速器，而從邊緣離開加速器，故A錯誤；BC．根據(jù)洛倫茲力提供向心力解得最大動能為由此可知要增大粒子的動能，增大電壓和頻率，最大動能不變，需增加磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑，故BC錯誤；D．帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期兩粒子的比荷相等，則周期相等，所以所接高頻電源的頻率相同，故D正確。故選D。15．D【詳解】A．只有帶點(diǎn)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的頻率等于高頻電壓的頻率時，帶點(diǎn)粒子才能穩(wěn)定加速，根據(jù)圓周運(yùn)動可知故A錯誤。B．根據(jù)圓周運(yùn)動公式可知故所以最大速度與電壓無關(guān)，所以最大動能與電壓無關(guān)，B錯誤。C．根據(jù)B中公式可知最大速度與回旋加速次數(shù)無關(guān)，所以最大動能與回旋加速次數(shù)無關(guān)，C錯誤。D．根據(jù)B中公式可知最大速度與半徑有關(guān)，所以最大動能與半徑有關(guān)，D正確。故選D。16．B【詳解】A．為使粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，粒子所受到電場力和洛倫茲力是平衡力，即為所以電場與磁場的關(guān)系為粒子帶正電，則受到向下的洛倫茲力，則電場力就應(yīng)向上，電場向上，故A錯誤；B．由上可知，當(dāng)沿直線勻速穿過該裝置的時間與場強(qiáng)無關(guān)，與電場和磁場大小之比有關(guān)，故B正確；C．當(dāng)負(fù)離子從右向左水平射入時，洛倫茲力和電場力均向下，會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C錯誤；D．當(dāng)負(fù)離子從左向右水平射入時，電場力向下，洛倫茲力向上，仍然平衡，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。故選B。17．C【詳解】設(shè)電子經(jīng)加速電場加速后的速度大小為v，根據(jù)動能定理有①設(shè)電子在磁場區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，根據(jù)牛頓第二定律有②聯(lián)立①②可得③由題意，如果發(fā)現(xiàn)電視畫面的幅度比正常的偏小，即P點(diǎn)位置下移，說明R增大，根據(jù)③式可知可能是B減小、U增大，而電子數(shù)的多少與加速電場兩極板間的距離對R均無影響，故選C。18．B【詳解】AC．若粒子能夠沿圖中的虛線勻速通過正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，根據(jù)平衡條件有即所以只要帶電粒子的速度等于v0即可沿虛線通過場區(qū)，故AC錯誤；B．質(zhì)子所受電場力方向向上，當(dāng)質(zhì)子以沿原方向入射時，所受洛倫茲力小于電場力，將向上偏轉(zhuǎn)，故B正確；D．電子所受洛倫茲力方向向上，當(dāng)電子以沿原方向入射時，所受洛倫茲力大于電場力，將向上偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。故選B。19．D【詳解】A．因上下極板的極性不確定，則不能確定粒子的電性，選項(xiàng)A錯誤；B．該粒子以速度v0從S2射入，只有洛倫茲力方向改變，而電場力方向不變，受力不平衡，因而不沿虛線運(yùn)動，故B錯誤；C．該粒子以速度2v0從S1射入，洛倫茲力變大，而電場力不變，則粒子不能沿虛線從S2射出，選項(xiàng)C錯誤；D．根據(jù)可知則該粒子電荷量變?yōu)?q，以速度v0從S1射入，仍能沿虛線從S2射出，選項(xiàng)D正確。故選D。20．B【詳解】A．電流方向向右，電子向左定向移動，根據(jù)左手定則判斷可知，電子所受的洛倫茲力方向向外，則前表面積累了電子，前表面的電勢比后表面的電勢低，故A錯誤；BC．由電子受力平衡可得解得所以前、后表面間的電壓U與v成正比，即前、后表面間的電壓U與v有關(guān)，與c無關(guān)，故B正確，C錯誤；D．穩(wěn)定時自由電子受力平衡，受到的洛倫茲力等于電場力，即故D錯誤。故選B。21．D【詳解】A．粒子在電場中做初速度為零的勻加速運(yùn)動，則有得故質(zhì)子和氚核在極板間運(yùn)動的時間之比故A錯誤；B．帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期，質(zhì)子和氚核在磁場中均運(yùn)動半個周期，則B質(zhì)子和氚核在磁場中運(yùn)動的時間之比故B錯誤；C．由動能定理得則故C錯誤；D．由得質(zhì)子和氚核在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑之比故D正確。故選D。22．C【詳解】A．兩束離子均沿直線通過速度選擇器，則經(jīng)電場加速后的速度相同，離子經(jīng)過加速電場時，由動能定理有qU=mv2-0解得v=因兩束離子的比荷不同，則加速電壓不同，A錯誤；BCD．由圖可知，在磁場中運(yùn)動時，A束離子的軌道半徑小于B束離子的軌道半徑，由洛倫茲力提供向心力有可知r=，則A束離子的比荷大于B束離子的比荷，而兩束離子的質(zhì)量無法比較，則兩束離子的動能也無法比較，C正確，B．D錯誤。故選C。23．C【詳解】A．電子經(jīng)過磁場發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，洛倫茲力方向與速度方向垂直，洛倫茲力不做功，所以電子的速度大小不變，A錯誤；BC．根據(jù)左手定則，欲使電子束打在熒光屏上的A、B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)垂直紙面向外，B錯誤，C正確；D．欲使電子束打在熒光屏上的位置由A點(diǎn)調(diào)整到B點(diǎn)，應(yīng)減小電子的偏轉(zhuǎn)程度，故應(yīng)調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)線圈中的電流使磁場減弱，D錯誤。故選C。24．D【詳解】在加速電場中，根據(jù)動能定理有得進(jìn)入磁場后，有又所以可以看出，變大，可能是因?yàn)樽兇蠡蜃兇蠡蜃冃』蜃冃?。故選D?！疽?guī)律總結(jié)】質(zhì)譜儀是研究同位素的一種重要的設(shè)備，帶電粒子加速后，獲得動能，以一定的初速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，洛倫茲力提供向心力，到達(dá)照相底片上的位置和入射點(diǎn)間的距離是偏轉(zhuǎn)半徑的兩倍。25．C【詳解】AB．兩粒子均可經(jīng)同一回旋加速器進(jìn)行加速則兩粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期相同，由可知，兩粒子的比荷相同，但不能確定兩粒子的質(zhì)量、電荷量一定相同，AB錯誤；C．設(shè)共經(jīng)歷次加速，則解得由于加速的次數(shù)相同，周期相同，因此加速的時間相同，C正確；D．由題意可得，最終獲得的動能為故不一定相同，D錯誤。故選C。26．D【詳解】A．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與速度大小無關(guān)，因此在Ek－t圖中應(yīng)有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1選項(xiàng)A錯誤；BCD．由粒子做圓周運(yùn)動的半徑r＝＝可知Ek＝即粒子獲得的最大動能決定于D形盒的半徑和勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，與加速電壓和加速次數(shù)無關(guān)，當(dāng)軌道半徑r與D形盒半徑R相等時就不再繼續(xù)加速，即要想粒子獲得的最大動能增大，可增加D形盒的面積，故BC錯誤，D正確。故選D。27．D【詳解】根據(jù)條件可知，則有即粒子進(jìn)入磁場后受洛倫茲力作用，粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，即圓周運(yùn)動的半徑為由于粒子又分裂成幾束，也就是粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑R不同，進(jìn)入第二個勻強(qiáng)磁場時，粒子具有相同的速度，由可知，所以粒子能分裂成幾束的粒子的比值不同，則電荷量和質(zhì)量之比一定不相同，質(zhì)量m、電荷量可能相同，則動能也可能相同。故D正確，ABC錯誤。故選D。28．C【詳解】油滴水平向右勻速運(yùn)動，其所受洛倫茲力必向上與重力平衡，故帶正電，由qv0B＝mg得q＝故選C。29．C【詳解】AB．粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律可得粒子獲得的最大動能為聯(lián)立解得：，粒子獲得的最大動能與加速電壓無關(guān)，與D形金屬盒的半徑和磁感應(yīng)強(qiáng)有關(guān)，AB錯誤；C．對粒子，由動能定理可得解得：，增大加速電壓，粒子在金屬盒間的加速次數(shù)將減少，粒子在回旋加速器中運(yùn)動的時間為因此時間會減小，C正確；D．對粒子，由動能定理可得粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律可得聯(lián)立解得：，因此粒子第5次被加速前、后的軌道半徑之比為，D錯誤；故選C。30．D【詳解】A．被加速粒子只能由加速器的中心附近進(jìn)入加速器，而從邊緣離開加速器，A錯誤；B．粒子垂直進(jìn)入磁場，由洛倫茲力提供向心力，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動。B錯誤；C．粒子在磁場中運(yùn)動的周期被加速的粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動的周期與半徑無關(guān)，C錯誤；D．回旋加速器的原理就是經(jīng)過半個圓周后再次到達(dá)兩盒間的縫隙處，控制兩盒間的電勢差，使其恰好改變正負(fù)，于是粒子經(jīng)過盒縫時再次被加速，如此反復(fù)的速度就能增加到最大，D正確。故選D。31．D【詳解】A．由題意可知，粒子帶正電，要使粒子沿直線穿過速度選擇器，則粒子在速度選擇器中受到的電場力與洛倫茲力等大反向，由此可以判斷速度選擇器中磁場的方向垂直于紙面向里，故A錯誤；B．粒子進(jìn)入平板下方磁場后向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，該磁場的方向垂直于紙面向外，故B錯誤；C．在速度選擇器中解得即經(jīng)過狹縫P，兩種粒子的速度相同，故C錯誤；D．粒子在平板下方磁場中做圓周運(yùn)動有得即比荷大的，半徑小，故的軌跡半徑大，落到M點(diǎn)，故D正確；故選D。32．C【詳解】AD．由題意可知，帶電粒子每運(yùn)動一周在A、C間被加速一次，加速電場方向不需要周期性變化，AD錯誤；B．帶電粒子從A到C被加速，故粒子帶正電，在磁場中由左手定則可知，D形盒中的磁場方向垂直紙面向內(nèi)，B錯誤；C．在磁場中，由洛倫磁力作為向心力可得可得從P1到P2直徑的增加量為在電場中加速過程，有隨著速度v的增大，每次加速的時間越來越短，故直徑的增加量越來越小，C正確。故選C。33．B【詳解】A．甲圖中，根據(jù)可知粒子獲得的最大動能為所以要想粒子獲得的最大動能增大，可增加D形盒的半徑R和增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，增加電壓U不能增大最大初動能，故A錯誤；B．乙圖中根據(jù)左手定則，正電荷向下偏轉(zhuǎn)，所以極板帶正電，為發(fā)電機(jī)的正極，極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)極，通過外電阻的電流方向從b到a，故B正確；C．丙圖中，假如帶正電的粒子從右向左運(yùn)動通過復(fù)合場時，電場力豎直向下，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向也向下，所以不可能沿直線通過復(fù)合場，故C錯誤；D．由可得粒子打在底片上的位置越靠近狹縫S3，則越小，說明比荷越大，故D錯誤。故選B。34．ABCD【詳解】A．三個粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向相同，則電性相同，根據(jù)左手定則，知電荷帶正電，則粒子在B1磁