2025新課改-高中物理-選修第2冊(cè)（16講）03 C帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 提升版

2025新課改-高中物理-選修第2冊(cè)（16講）03C帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)提升版帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．若v∥B，帶電粒子以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其所受洛倫茲力F＝0.2．若v⊥B，此時(shí)初速度方向、洛倫茲力的方向均與磁場(chǎng)方向垂直，粒子在垂直于磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)．(1)洛倫茲力與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，只改變粒子速度的方向，不改變粒子速度的大?。?2)帶電粒子在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力．二、帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期1．由qvB＝meq\f(v2,r)，可得r＝eq\f(mv,qB).2．由r＝eq\f(mv,qB)和T＝eq\f(2πr,v)，可得T＝eq\f(2πm,qB).帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)．技巧點(diǎn)撥一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本問題1．分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要緊抓洛倫茲力提供向心力，即qvB＝meq\f(v2,r).2．同一粒子在同一磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由r＝eq\f(mv,qB)知，r與v成正比；由T＝eq\f(2πm,qB)知，T與速度無關(guān)，與半徑無關(guān)．二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)1．圓心的確定圓心位置的確定通常有以下兩種基本方法：(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可以過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．(2)已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連線入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．2．半徑的確定半徑的計(jì)算一般利用幾何知識(shí)解直角三角形．做題時(shí)一定要作好輔助線，由圓的半徑和其他幾何邊構(gòu)成直角三角形．由直角三角形的邊角關(guān)系或勾股定理求解．3．粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定(1)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為α?xí)r，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(α,360°)T(或t＝eq\f(α,2π)T)．確定圓心角時(shí)，利用好幾個(gè)角的關(guān)系，即圓心角＝偏向角＝2倍弦切角．(2)當(dāng)v一定時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝eq\f(l,v)，l為帶電粒子通過的弧長(zhǎng)．例題精練1．（2021春?越秀區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，一矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，ad和ab邊長(zhǎng)分別為l和2l，P為ad邊中點(diǎn)。在P點(diǎn)，把帶正電的粒子以大小不同的初速度平行紙面射入磁場(chǎng)，速度方向跟ad邊夾角θ＝30°。已知粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，粒子重力不計(jì)，欲使粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)，則初速度v0大小可能為（）A． B． C． D．2．（2021春?成都期末）矩形磁場(chǎng)區(qū)域如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直于紙面，ad＝L，ab＝2L。一帶電粒子從a點(diǎn)沿ab方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)時(shí)間t從d點(diǎn)射出。若改變粒子速度大小仍從a點(diǎn)沿ab方向射，入磁場(chǎng)，粒子從cd中點(diǎn)離開磁場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子重力，則粒子第二次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為（）A．t B． C．t D．t隨堂練習(xí)1．（2021?眉山模擬）如圖，矩形區(qū)域abcd（含邊界）內(nèi)存在方向垂直于矩形面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，矩形的長(zhǎng)和寬分別為2L和L，矩形長(zhǎng)邊ab的中點(diǎn)有一粒子發(fā)射源S，從S可分別發(fā)射出方向垂直于ab指向cd和方向沿Sb的不同速率的粒子。若粒子的質(zhì)量均為m、電荷量均為q（q＞0）、不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力。則（）A．從bc邊射出的粒子的速率范圍是v≤ B．從cd邊射出的粒子的速率范圍是v＞ C．從da邊射出的粒子的速率范圍是≤v≤ D．從ab邊射出的粒子的速率范圍是≤v≤2．（2021春?湖北月考）如圖，在直角三角形abc區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。直角邊ab上的O點(diǎn)有一粒子發(fā)射源，該發(fā)射源可以沿紙面與ab邊垂直的方向發(fā)射速率不同的帶電粒子。已知所有粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均相同，粒子比荷為，Oa長(zhǎng)為d，Ob長(zhǎng)為3d，θ＝30°，不計(jì)粒子的重力以及粒子間的相互作用，則（）A．負(fù)電粒子的軌跡半徑最大為 B．負(fù)電粒子運(yùn)動(dòng)的最大速度為 C．正電粒子的軌跡半徑最大為 D．粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為3．（2021?武平縣校級(jí)模擬）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面向里。質(zhì)量為m，電荷量為q的三個(gè)粒子A、B、C，以大小不等的速度沿與ab邊成30°角方向垂直射入磁場(chǎng)后從ac邊穿出，穿出位置距a點(diǎn)的距離分別是，不計(jì)粒子所受的重力。則下列說法正確的是（）A．A、B、C三個(gè)粒子的初速度之比為3：2：1 B．C粒子的運(yùn)動(dòng)半徑為2L C．A、B、C三個(gè)粒子從磁場(chǎng)中穿出的方向相同，都與ab邊垂直 D．如果要使B粒子從c點(diǎn)穿出，其他條件未變，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?.5倍綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2021?肥城市模擬）靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個(gè)未知粒子X，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示，下列說法正確的是（）A．軌跡1是α粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡 B．軌跡1的粒子沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) C．α粒子、X粒子的運(yùn)動(dòng)半徑之比為45：1 D．α粒子、X粒子的動(dòng)能之比為2：1172．（2021?泰安四模）如圖所示，一種質(zhì)譜儀由速度選擇器和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)組成。平行金屬板M、N水平放置，它們帶等量異種電荷，M板帶負(fù)電、N板帶正電，板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.核乳膠片與豎直方向的夾角θ＝37°，膠片右側(cè)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一束電性相反、帶電量大小均為q的質(zhì)量不同的兩種粒子以相同的速度沿虛線通過平行金屬板，然后從膠片上的小孔O進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，分別打在膠片上的P點(diǎn)和Q點(diǎn)。已知OP＝L1，OQ＝L2，L2＞L1，不計(jì)粒子的重力以及它們之間的相互作用，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8下列說法正確的是（）A．極板間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里 B．粒子束的速度大小為 C．打在P點(diǎn)的粒子的質(zhì)量為 D．打在P、Q兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差的絕對(duì)值為3．（2021?天河區(qū)模擬）速度方向相同、動(dòng)能一樣大的電子、質(zhì)子及α粒子從AD邊某點(diǎn)O垂直進(jìn)入某種場(chǎng)中（甲為勻強(qiáng)電場(chǎng)，乙為勻強(qiáng)磁場(chǎng)），都能從BC邊離開場(chǎng)區(qū)域。關(guān)于它們?cè)趫?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，不計(jì)質(zhì)子與中子的質(zhì)量差異。下列說法正確的是（）A．若為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡有兩條 B．若為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，離開磁場(chǎng)時(shí)α粒子動(dòng)能最大 C．若為勻強(qiáng)電場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)質(zhì)子和α粒子動(dòng)能增加，電子動(dòng)能減小 D．若為勻強(qiáng)電場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)這三種粒子的速度偏轉(zhuǎn)角大小都不相等4．（2021?香坊區(qū)校級(jí)三模）如圖所示，在擋板AB上方，存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B面積未知的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。AB邊上O點(diǎn)處放置了發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為v的金屬鈉，現(xiàn)用頻率為4v的光去照射鈉，發(fā)生光電效應(yīng)后只考慮射入平面ABCD內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)情況（平面ABCD與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直），已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，普朗克常量為h，不計(jì)電子的重力和電子間的相互作用，粒子打到擋板上時(shí)均被擋板吸收。為保證平面ABCD內(nèi)的電子都不從磁場(chǎng)逸出的矩形磁場(chǎng)的最小面積為（）A． B． C． D．5．（2021?雨花區(qū)校級(jí)二模）絕緣光滑斜面與水平面成α角，一質(zhì)量為m、電荷量為﹣q的小球從斜面上高h(yuǎn)處，以初速度為切方向與斜面底邊MN平行射入；如圖所示，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于MN且平行于斜面向上。已知斜面足夠大，小球能夠沿斜面到達(dá)底邊MN。則下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．小球在斜面上做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) B．小球到達(dá)底邊MN的時(shí)間 C．勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍為0＜B≤ D．小球所受洛倫茲力逐漸變大6．（2021?湖北模擬）研究表明，中子n發(fā)生β衰變后轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，同時(shí)放出質(zhì)量可視為零的反中微子。在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的中子發(fā)生β衰變，放出的質(zhì)子在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能為Ek。已知中子、質(zhì)子、電子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，元電荷為e，真空中光速為c，則下列說法正確的是（）A．質(zhì)子的動(dòng)量大小為m2c B．中子衰變的核反應(yīng)式為 C．電子和反中微子的總動(dòng)能為（m2+m3﹣m1）c2﹣Ek D．質(zhì)子的圓周運(yùn)動(dòng)可等效成一個(gè)環(huán)形電流，其大小為7．（2021?濱州二模）如圖所示，P為勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一點(diǎn)，某放射性元素的原子核靜止在P點(diǎn)，該原子核發(fā)生衰變后，放出一個(gè)氦核（He）和一個(gè)新核，它們速度方向與磁場(chǎng)垂直，其軌跡均為圓弧，半徑之比為45：1，重力、阻力和氦核與新核間的庫侖力均不計(jì)。下列說法正確的是（）A．放射性元素原子核的電荷數(shù)是90 B．可能的衰變方程為He→He+He C．氦核和新核動(dòng)量比是1：45 D．衰變前核的質(zhì)量等于衰變后氮核和新核的總質(zhì)量8．（2021?濱州二模）如圖所示，太極圖由“陰魚”和“陽魚”構(gòu)成，其邊界是以O(shè)為圓心R為半徑的圓，內(nèi)部由以O(shè)1和O2為圓心等半徑的兩個(gè)半圓分割成上下兩部分，其中上部分為“陽魚”、下部分為“陰魚”，“陽魚”中有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。Q為太極圖邊緣上一點(diǎn)，且O1、O2、O、Q四點(diǎn)共線。一電量為+q，質(zhì)量為m的帶電粒子，在Q點(diǎn)以大小v的速度指向圓心O射入“陽魚”區(qū)域，若帶電粒子在“太極圖”運(yùn)動(dòng)過程中沒有進(jìn)入“陰魚”區(qū)域，帶電粒子重力不計(jì)。則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為（）A． B． C． D．9．（2021春?宜春月考）如圖所示，坐標(biāo)平面內(nèi)有邊界過P（0，L）點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)O的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。方向垂直于坐標(biāo)平面，一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子（不計(jì)重力），從P點(diǎn)以初速度v0平行于x鈾正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，從x軸上的Q點(diǎn)射出磁場(chǎng)區(qū)域，此時(shí)速度與x鈾正方向的夾角為60°。下列說法正確的是（）A．磁場(chǎng)方向垂直于坐標(biāo)平面向外 B．磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 C．圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為2L D．帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為L(zhǎng)10．（2021?河南模擬）科學(xué)家可以利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效控制。如圖所示，圓心為O、半徑為r的圓形區(qū)域外存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。P是圓外一點(diǎn)，OP＝3r。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q＞0）的粒子從P點(diǎn)在紙面內(nèi)沿著與PO成θ＝60°角的方向射出，不計(jì)粒子重力。若要求粒子不能進(jìn)入圓形區(qū)域，則粒子運(yùn)動(dòng)速度可以的為（）A．v≤ B．v≤ C．v≥ D．v≥11．（2021?未央?yún)^(qū)校級(jí)模擬）平行四邊形ABCD區(qū)域之外有垂直紙面向里（磁場(chǎng)未畫出）的有理想邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q（q＞0）的粒子從A點(diǎn)沿垂直于AD邊以某一速度射入平行四邊形區(qū)域中，結(jié)果粒子恰好可通過平行四邊形的某一頂點(diǎn)，已知AB＝l、BC＝l，∠B＝60°，AE⊥BC，關(guān)于此粒子的運(yùn)動(dòng)過程，下列說法正確的是（）A．粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過的圓心角可能為π B．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不可能為 C．粒子不可能再次通過A點(diǎn) D．粒子的速度可能為12．（2021?遼寧模擬）威爾遜云室是最早的帶電粒子徑跡探測(cè)器，進(jìn)入云室的帶電粒子會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其軌跡。如圖所示，云室中存在一個(gè)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，某次對(duì)某原子核的衰變觀察中，發(fā)現(xiàn)有兩處運(yùn)動(dòng)軌跡，其中運(yùn)動(dòng)軌跡較大的如圖中a、b所示。若粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電荷量都不變，則下列說法正確的是（）A．粒子一定在接近b處衰變 B．該原子核發(fā)生的是α衰變 C．該粒子來自原子核內(nèi)部 D．該粒子的貫穿能力弱，可以用于治療腫瘤13．（2021?青島模擬）如圖為某型號(hào)質(zhì)譜儀工作原理示意圖．M、N為兩正對(duì)平行金屬板，O1O2為其軸線，兩板間有方向如圖所示的、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)及垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）．原子核沿O1O2射入兩板間，只有符合要求的原子核才能從O2點(diǎn)沿半徑方向射入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，方向垂直于紙面向外．顯微鏡P置于與圓形磁場(chǎng)同心的弧形軌道上，可沿圓軌道自由移動(dòng)，C點(diǎn)為O1O2延長(zhǎng)線與圓軌道的交點(diǎn)，OP與OC間夾角為θ．不計(jì)原子核重力，下列說法正確的是（）A．不同的原子核從O2點(diǎn)射出的速度大小不同 B．能夠進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的原子核的速度v＝ C．若顯微鏡在θ角位置觀測(cè)到原子核，則該原子核比荷＝ D．用該質(zhì)譜儀分析氫的同位素時(shí)，若在θ＝60°的位置觀察到的是到氕核，那么在θ＝120°位置觀察到的是氚核14．（2021?普寧市校級(jí)模擬）如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域磁場(chǎng)內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，半徑OC與ON成60°夾角。質(zhì)子甲、乙分別以速率v、從A點(diǎn)沿直徑AN方向射入磁場(chǎng)，甲、乙分別從C、D點(diǎn)（D點(diǎn)未畫出）射出磁場(chǎng)。質(zhì)子的電荷量為q、質(zhì)量為m，下列說法正確的是（）A．質(zhì)子甲在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為2R B．質(zhì)子乙在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為 C．質(zhì)子甲在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 D．A、D兩點(diǎn)之間的距離為15．（2021?宣化區(qū)校級(jí)模擬）如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。一電荷量為q（q＞0）、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向從c點(diǎn)射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)c與ab的距離為。已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°，則粒子的速率為（不計(jì)粒子重力，已知）（）A． B． C． D．16．（2021?定遠(yuǎn)縣模擬）如圖所示，有一圓形區(qū)域磁場(chǎng)（邊界無磁場(chǎng)），磁場(chǎng)方向垂直圓面向里，現(xiàn)有一帶電荷量為q、質(zhì)量為m、速度大小相同的粒子源位于M點(diǎn)，可以沿圓面向磁場(chǎng)內(nèi)各個(gè)方向射入磁場(chǎng)。已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，所有粒子射出磁場(chǎng)邊界的位置均處于某一段弧長(zhǎng)為圓周長(zhǎng)六分之一圓弧上，不計(jì)粒子的重力，則此粒子速度的大小和所有粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的可能時(shí)間范圍是（）A．粒子的速度大小為v＝ B．粒子的速度大小為v＝ C．所有粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的可能時(shí)間范圍是＜t＜ D．所有粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的可能時(shí)間范圍是0≤t＜17．（2021?天心區(qū)校級(jí)一模）如圖所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢(shì)差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則：粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為（）A．d隨U增大而增大，d與v0無關(guān) B．d隨U增大而增大，d隨v0增大而減小 C．d隨v0增大而增大，d與U無關(guān) D．d隨v0增大而增大，d隨U增大而減小18．（2021?武昌區(qū)模擬）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形區(qū)域ACD內(nèi)、外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向分別垂直紙面向里、向外。三角形頂點(diǎn)A處有一質(zhì)子源，能沿∠A的角平分線發(fā)射速度大小不等、方向相同的質(zhì)子（質(zhì)子重力不計(jì)、質(zhì)子間的相互作用可忽略），所有質(zhì)子均能通過D點(diǎn)，已知質(zhì)子的比荷，則質(zhì)子的速度不可能為（）A． B．BkL C． D．19．（2021?鄭州三模）真空區(qū)域有寬度為l、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向如圖所示，MN、PQ是磁場(chǎng)的邊界。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子（不計(jì)重力）從MN邊界某處射入磁場(chǎng)，剛好沒有從PQ邊界射出磁場(chǎng)，再?gòu)腗N邊界射出磁場(chǎng)時(shí)與MN夾角為30°，則（）A．粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與MN邊界的夾角為60° B．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 C．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 D．粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為20．（2021?乙卷）如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為q（q＞0）的帶電粒子從圓周上的M點(diǎn)沿直徑MON方向射入磁場(chǎng)。若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v1，離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)90°；若射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2，離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)60°。不計(jì)重力。則為（）A． B． C． D．二．多選題（共10小題）21．（2021?肥東縣校級(jí)模擬）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形abc區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m，電荷量均為q的三個(gè)粒子A、B、C以大小不等的速度從a點(diǎn)沿與ab邊成30°角的方向垂直射入磁場(chǎng)后從ac邊界穿出，穿出ac邊界時(shí)與a點(diǎn)的距離分別為為、、L。不及粒子的重力及粒子間的相互作用，則下列說法正確的是（）A．粒子C在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為 B．A、B、C三個(gè)粒子的初速度大小之比為1：2：3 C．A、B、C三個(gè)粒子從磁場(chǎng)中射出的方向均與ab邊垂直 D．僅將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小為原來的，則粒子B從c點(diǎn)射出22．（2021春?貴溪市校級(jí)期末）如圖，A、B為原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩個(gè)放射性元素原子核的變化示意圖，其中一個(gè)放出一α粒子，另一個(gè)放出一β粒子，運(yùn)動(dòng)方向都與磁場(chǎng)方向垂直.下圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列說法中正確的是（）A．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子 B．b為α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，c為β粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 C．a(chǎn)為α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，d為β粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 D．磁場(chǎng)方向一定為垂直紙面向里23．（2021春?南陽月考）將一個(gè)原來靜止的U核，靜置在威耳遜云室的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的軌跡照片，兩個(gè)相切圓的半徑分別為r1、r2（r1＜r2），如圖所示。下列說法正確的是（）A．軌跡圓1是衰變后新核的軌跡 B．該衰變方程為U→Th+He C．該衰變方程為U→Np+e D．兩圓的半徑比為r1：r2＝1：4524．（2021?煙臺(tái)模擬）如圖所示，兩塊平行金屬板MN、PQ水平放置，兩板間距為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)，在平行板右側(cè)的直角三角形ABC區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出），三角形底角θ＝53°，三角形底邊BC與PQ在同一水平線上，頂點(diǎn)A與MN在同一水平線上。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子沿兩板中心線以初速度v0水平射入，若在兩板間加一恒定電壓U＝，粒子離開電場(chǎng)后從直角三角形AB邊上的D點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并能從AC邊射出磁場(chǎng)。已知BD＝d，sin53°＝0.8，不計(jì)粒子的重力及空氣阻力，則直角三角形區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為（）A． B． C． D．25．（2021?咸陽模擬）如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)的左邊垂直x軸放置一線型粒子發(fā)射裝置，能在0≤y≤R的區(qū)間內(nèi)各處沿x軸正方向同時(shí)發(fā)射出速度相同、帶正電的同種粒子，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力，若某時(shí)刻粒子被裝置發(fā)射出后，經(jīng)過磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)擊中y軸上的同一位置，則下列說法中正確的是（）A．粒子都擊中在（0，R）點(diǎn)處 B．粒子的初速度為 C．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為 D．粒子到達(dá)y軸上的最大時(shí)間差為﹣26．（2021?雨花區(qū)校級(jí)模擬）如圖虛線所示的半徑為R圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn)，在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng)，設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用，則（）A．若r＝R，則粒子離開磁場(chǎng)時(shí)，速度是彼此平行的 B．若r＞R，則粒子從P關(guān)于圓心的對(duì)稱點(diǎn)離開時(shí)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是最長(zhǎng)的 C．若粒子射入的速率為v1時(shí)，這些粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上；若粒子射入速率為v2，相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上，則 D．若粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上，打在磁場(chǎng)邊界最遠(yuǎn)位置粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1；若粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上，打在磁場(chǎng)邊界最遠(yuǎn)位置粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則t1：t2＝1：227．（2021?襄城區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，在xOy平面的一、二、三象限內(nèi)存在垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第四象限存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝5N/C，ON為處于y軸負(fù)方向的彈性絕緣薄擋板，長(zhǎng)度為9m，M點(diǎn)為x軸正方向上的一點(diǎn)，OM＝3m。現(xiàn)有一個(gè)比荷大小為＝1.0Ckg的帶正電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)且重力不計(jì)），從擋板下端N處小孔的右側(cè)某處由靜止釋放，經(jīng)勻強(qiáng)電場(chǎng)加速后從N處小孔沿x軸負(fù)方向射入磁場(chǎng)，若與擋板相碰就以原速率彈回，且碰撞時(shí)間不計(jì)，碰撞時(shí)電荷量不變，小球最后都能經(jīng)過M點(diǎn)，則帶電小球從釋放點(diǎn)到N點(diǎn)距離的可能值為（保留一位小數(shù)）（）A．0.9m B．0.6m C．2.5m D．3.0m28．（2021?4月份模擬）據(jù)有關(guān)資料介紹，受控核聚變裝置中有極高的溫度，因而帶電粒子將沒有通常意義上的“容器”可裝，而是由磁場(chǎng)約束帶電粒子運(yùn)動(dòng)，使之束縛在某個(gè)區(qū)域內(nèi)。如圖所示，環(huán)狀磁場(chǎng)的內(nèi)半徑為R1，外半徑為R2，被束縛的帶電粒子的比荷為k，中空區(qū)域內(nèi)帶電粒子具有各個(gè)方向的速度，速度大小為v。中空區(qū)域中的帶電粒子都不會(huì)穿出磁場(chǎng)的外邊緣而被約束在半徑為R2的區(qū)域內(nèi)，則環(huán)狀區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能是（）A． B． C． D．29．（2021?武邑縣校級(jí)模擬）如圖所示，長(zhǎng)方形abcd長(zhǎng)ad＝0.6m，寬ab＝0.3m，e、f分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.25T。一群不計(jì)重力、質(zhì)量m＝3×10﹣7kg、電荷量q＝+2×10﹣3C的帶電粒子以速度v0＝5×102m/s從左右兩側(cè)沿垂直ad和bc方向射入磁場(chǎng)區(qū)域（不考慮邊界粒子），則以下正確的是（）A．從ae邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊 B．從ed邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在bf邊 C．從bf邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ae邊 D．從fc邊射入的粒子，全部從d點(diǎn)射出30．（2021?濟(jì)南三模）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形abc區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，正三角形中心O有一粒子源，可以沿abc平面任意方向發(fā)射相同的帶電的粒子，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q。粒子速度大小為v時(shí)，恰好沒有粒子穿出磁場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子的重力。下列說法正確的是（）A．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 C．若發(fā)射粒子速度為2v時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為 D．若發(fā)射粒子速度為2v時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為三．計(jì)算題（共13小題）31．（2021春?湖北期末）如圖所示，在xOy平面內(nèi)x＞0處有一半圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域圓心為O，半徑為R＝0.1m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.5T，方向垂直xOy平面向里。一線狀粒子源從y軸左側(cè)，不斷沿平行于x軸正方向放出電荷量為q＝1.6×10﹣19C、初速度為的正粒子，粒子的質(zhì)量為m＝1.0×10﹣26kg，不考慮粒子間的相互作用，粒子重力忽略不計(jì)。求：（1）這些粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑；（2）從O點(diǎn)入射的粒子離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的y軸坐標(biāo)；（3）這些粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和該粒子入射時(shí)的y軸坐標(biāo)。32．（2021?臨海市二模）如圖所示為某粒子探測(cè)裝置示意圖，水平放置的平行金屬板AB、CD，其中CD板可收集粒子，兩板長(zhǎng)度及板間距離均為L(zhǎng)，板間的電壓。在兩板左側(cè)有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的豎直放置的線狀粒子發(fā)射器EF，兩端恰好與上下兩平行板對(duì)齊。發(fā)射器各處能均勻持續(xù)地水平向右發(fā)射速度均為v0、質(zhì)量為m、帶電量為+q（重力不計(jì)）的同種粒子，單位時(shí)間內(nèi)射出的粒子個(gè)數(shù)為N。在金屬板CD右側(cè)有一半徑為R的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)邊界恰好過D點(diǎn)，D點(diǎn)與磁場(chǎng)區(qū)域圓心的連線與水平方向的夾角θ＝37°。從電場(chǎng)右邊界中點(diǎn)離開的粒子剛好對(duì)準(zhǔn)圓心O射入圓形磁場(chǎng)。一個(gè)范圍足夠大的熒光屏豎直放置在磁場(chǎng)的右側(cè)且與圓形磁場(chǎng)相切。不考慮電場(chǎng)與磁場(chǎng)的邊界效應(yīng)，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）單位時(shí)間內(nèi)金屬板CD收集到的粒子個(gè)數(shù)；（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；（3）粒子能打到熒光屏上長(zhǎng)度。33．（2021春?寧波期末）如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy中，x軸上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B＝0.33T，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外。在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一個(gè)放射源，可沿紙面向各方向射出速率均為v＝3.2×106m/s的α粒子，已知α粒子的質(zhì)量m＝6.6×10﹣27kg，電量q＝3.2×10﹣19C。（1）α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑和周期。（2）坐標(biāo)為（20cm，0）點(diǎn)有兩個(gè)α粒子能夠打到，求兩個(gè)粒子到達(dá)的時(shí)間差。（3）如果粒子只射向第二象限（包括坐標(biāo)軸），畫出粒子能到達(dá)區(qū)域的大致圖像，并求出面積？34．（2021春?城關(guān)區(qū)校級(jí)月考）如圖示，在xOy坐標(biāo)平面的第一象限內(nèi)有一沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第四象限內(nèi)有一垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為+q的粒子（重力不計(jì)）從坐標(biāo)原點(diǎn)O射入磁場(chǎng)，其入射方向與y的方向成45°角．當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到電場(chǎng)中坐標(biāo)為（3L，L）的P點(diǎn)處時(shí)速度大小為V0，方向與x軸正方向相同．求：（1）粒子從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小V？（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??？（3）粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間？35．（2021?邯鄲三模）如圖所示，在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外，其中O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，N點(diǎn)在y軸上，OP與x軸的正方向夾角為θ＝30°，在第一象限OP右側(cè)區(qū)域有平行于直線OP斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E（E未知）。一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場(chǎng)，一段時(shí)間后，該粒子從OP邊上某點(diǎn)以垂直于OP的方向射出磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的點(diǎn)與離開磁場(chǎng)的點(diǎn)之間的距離為d，粒子經(jīng)過電場(chǎng)后打在x軸上M點(diǎn)，M點(diǎn)坐標(biāo)為（，0）但未在圖中畫出，不計(jì)粒子所受重力和阻力。求：（1）帶電粒子的荷質(zhì)比；（2）帶電粒子從射入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至x軸的時(shí)間。36．（2021?南昌三模）如圖所示，表面光滑的絕緣平板水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于豎直面向里。平板上有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，初始時(shí)刻帶電粒子靜止在絕緣平板上，與絕緣平板左側(cè)邊緣的距離為d.在機(jī)械外力作用下，絕緣平板以速度v豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后帶電粒子從絕緣平板的左側(cè)飛出。不計(jì)帶電粒子的重力。（1）指出帶電粒子的電性，并說明理由；（2）求帶電粒子對(duì)絕緣平板的最大壓力。37．（2021?寶雞模擬）如圖所示，水平固定放置的屏MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P為屏上一粒子源，不斷以相同的速率發(fā)射質(zhì)量為m、帶電荷量為﹣q（q＞0）的粒子，從P處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域。PC與MN垂直，粒子入射方向散開在與PC夾角為θ＝60°的范圍內(nèi)。EF是與MN正對(duì)平行的電荷收集板，且EF可以上下自由移動(dòng)。開始時(shí)EF離MN足夠遠(yuǎn)，沒有粒子打到板上?，F(xiàn)將EF板緩慢向下平移，當(dāng)EF與MN相距為d時(shí)，剛好能收集到帶電粒子。不計(jì)帶電粒子重力及相互間的作用力，求：（1）粒子從P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)的速率v；（2）撤去EF后，屏MN上被粒子打中的區(qū)域長(zhǎng)度L。38．（2021?菏澤二模）兩個(gè)等量異種電荷組成的系統(tǒng)稱為電偶極子，它們可以繞其連線上的某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)而不吸引在一起，把組成電偶極子的每個(gè)電荷看成點(diǎn)電荷。（1）若它們的質(zhì)量均為m、電量均為q，相距為a。求該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。（2）現(xiàn)把該系統(tǒng)放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與它們的運(yùn)動(dòng)平面垂直，如圖所示，穩(wěn)定后它們之間的距離為b，求該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的周期。39．（2021?徐州模擬）如圖甲所示，空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于Oxy平面向里，電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t周期性變化的規(guī)律如圖乙所示（E0、t0均未知）。t＝0時(shí)刻，一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子，從O點(diǎn)以速度v沿x軸正方向進(jìn)入第一象限，t0時(shí)刻粒子沿y軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)。（1）求t0時(shí)刻粒子的位置坐標(biāo)。（2）求E0及t0。（3）若t0＝，求粒子經(jīng)過y軸時(shí)的坐標(biāo)（不含原點(diǎn)）。40．（2021?煙臺(tái)三模）靜止電荷在其周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱為靜電場(chǎng)；隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)稱為感生電場(chǎng)（1）如圖甲所示，真空中一個(gè)靜止的均勻帶電球體，所帶電荷量為+Q，半徑為R，靜電力常量為k。距球心r處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分布滿足如下關(guān)系：E＝①將電荷量為q的試探電荷放在距離帶電球球心2R處，求其受到的靜電力大小F1；如果該試探電荷處于距離帶電球球心處，求其受到的靜電力大小F2；②在圖乙坐標(biāo)系中畫出E﹣r圖像，并借助該圖像求出帶電球的球心與球面間的電勢(shì)差U。（2）如圖丙所示，在紙面內(nèi)以O(shè)為圓心、半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)，分布著垂直紙面向里的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間均勻增加，變化率為k。該變化磁場(chǎng)激發(fā)感生電場(chǎng)，距圓心r處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分布滿足如下關(guān)系：E感＝電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。一種電子感應(yīng)加速器的簡(jiǎn)化模型如圖丁所示，空間存在垂直紙面向里的磁場(chǎng)，在以O(shè)為圓心，半徑小于r0的圓形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝k1t，在大于等于r0的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝k2t，其中k1、k2均為正的定值。電子能在環(huán)形區(qū)域內(nèi)沿半徑等于r0的圓形軌道運(yùn)動(dòng)，并不斷被加速。①分別說明B1、B2的作用；②推導(dǎo)k1與k2應(yīng)滿足的數(shù)量關(guān)系。41．（2021?寶雞模擬）如圖所示，水平放置的平行金屬板A、D間的距離為2d，金屬板長(zhǎng)L＝2d，兩板間所加電壓為U，D板的右側(cè)邊緣恰好挨著傾斜擋板NM上的一個(gè)小孔K，傾斜擋板NM與水平擋板NP成60°角，且擋板足夠長(zhǎng)，K與N之間的距離lKN＝d.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，從金屬板A、D間的中點(diǎn)O沿平行于金屬板方向OO'以某一速度射入兩金屬板間，不計(jì)粒子的重力，該粒子穿過金屬板后恰好穿過小孔K。（1）求該粒子從O點(diǎn)射入時(shí)的速度大小v0；（2）若兩擋板所夾的整個(gè)區(qū)域內(nèi)存在一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子經(jīng)過磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后能垂直打在水平擋板NP上，求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0。42．（2021?南崗區(qū)校級(jí)四模）如圖所示，abcd是豎直平面內(nèi)一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域，區(qū)域邊界以及區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E，在△abc邊界以及內(nèi)側(cè)還存在垂直正方形平面、水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；一個(gè)帶電小球以某速度從a點(diǎn)沿著ab方向進(jìn)入該正方形區(qū)域，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并恰好從c點(diǎn)離開，已知重力加速度為g。求：（1）判斷小球的電性并確定小球的比荷；（2）圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和從a點(diǎn)進(jìn)入到從c點(diǎn)離開這段時(shí)間內(nèi)小球的平均速度的大小和方向；（3）若僅調(diào)整小球從a點(diǎn)進(jìn)入的速度大小，其他條件不變，小球最終從b點(diǎn)離開磁場(chǎng)，請(qǐng)定性畫出該帶電小球從a點(diǎn)到b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（不必計(jì)算）；如果小球從a點(diǎn)進(jìn)入的速度大小為v，求從a點(diǎn)到b點(diǎn)的總時(shí)間（用L、v、g表示）。43．（2021?濠江區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示的直角坐標(biāo)系中，存在一理想邊界與x軸交點(diǎn)為A，與y軸交點(diǎn)為B且∠AOB＝30°。在邊界右上區(qū)域存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在邊界的左下區(qū)域存在著沿+y方向，大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一正電粒子在原點(diǎn)O靜止釋放，經(jīng)電場(chǎng)加速后在B點(diǎn)時(shí)速度為v0進(jìn)入磁場(chǎng)，并直接從A點(diǎn)離開磁場(chǎng)，由B運(yùn)動(dòng)到A的時(shí)間為t0。不計(jì)粒子重力．求：（1）粒子由O運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間t1；（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。質(zhì)譜儀與回旋加速器知識(shí)點(diǎn)：質(zhì)譜儀與回旋加速器一、質(zhì)譜儀1．質(zhì)譜儀構(gòu)造：主要構(gòu)件有加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和照相底片．2．運(yùn)動(dòng)過程(如圖)(1)帶電粒子經(jīng)過電壓為U的加速電場(chǎng)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(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(cè)出圓周的半徑r，進(jìn)而可以算出粒子的比荷．二、回旋加速器1．回旋加速器的構(gòu)造：兩個(gè)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(chǎng)中，如圖.2．工作原理(1)電場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的電場(chǎng)．作用：帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時(shí)被加速．(2)磁場(chǎng)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(chǎng)中．作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而改變運(yùn)動(dòng)方向，半個(gè)圓周后再次進(jìn)入電場(chǎng)．技巧點(diǎn)撥一、質(zhì)譜儀1．加速：帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜儀的加速電場(chǎng)，由動(dòng)能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2①2．偏轉(zhuǎn)：帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜儀的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力得qvB＝meq\f(v2,r)②3．由①②兩式可以求出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑r、質(zhì)量m、比荷eq\f(q,m)等．由r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))可知，電荷量相同時(shí)，半徑將隨質(zhì)量的變化而變化．二、回旋加速器回旋加速器兩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(gè)交變電場(chǎng)．D形盒上有垂直盒面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(如圖所示)．(1)電場(chǎng)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(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期．作用：對(duì)帶電粒子加速，粒子的動(dòng)能增大，qU＝ΔEk.(2)磁場(chǎng)的作用改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向．粒子在一個(gè)D形盒中運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，運(yùn)動(dòng)至狹縫進(jìn)入電場(chǎng)被加速．磁場(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)的周期相同，粒子經(jīng)過窄縫處均被加速，一個(gè)周期內(nèi)加速兩次．例題精練1．（2021?秦淮區(qū)校級(jí)一模）下列關(guān)于磁場(chǎng)的應(yīng)用，正確的是（）A．圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器示意圖，要使粒子獲得的最大動(dòng)能增大，可增大加速電場(chǎng)的電壓U B．圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，由此可判斷A極板是發(fā)電機(jī)的正極，B極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)極 C．圖丙是速度選擇器示意圖，不考慮重力的帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是 D．圖丁是磁電式電流表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)有電流流過時(shí)，線圈在磁極間產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)2．（2021?浙江模擬）勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器，工作原理如圖所示。置于真空中的兩個(gè)D形金屬盒半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。D形盒之間接頻率為f，電壓為U的交變電流。質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子從盒的圓心處進(jìn)入加速電場(chǎng)（初速度近似為零）。質(zhì)子被加速過程不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。要達(dá)到最佳的工作效果，則下列說法正確的是（）A．質(zhì)子被加速后的最大速度將超過2πfR B．質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為2：1 C．質(zhì)子在加速器內(nèi)獲得的最大動(dòng)能和加速電壓U無關(guān) D．交變電流的頻率隨堂練習(xí)1．（2021春?麗水月考）如圖所示，圖甲為速度選擇器原理示意圖，圖乙為質(zhì)譜儀原理示意圖，圖丙和圖丁分別為多級(jí)直線加速器和回旋加速器的原理示意圖，忽略粒子在圖丁的D形盒狹縫中的加速時(shí)間。下列說法不正確的是（）A．圖甲中，只有具有速度v＝的粒子才能沿圖中虛線路徑經(jīng)過速度選擇器 B．圖乙中，H、H、H三種粒子經(jīng)加速電場(chǎng)射入磁場(chǎng)，H在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑最大 C．圖丙中，由于技術(shù)上產(chǎn)生過高的電壓是很困難的，為了使粒子獲得更高的能量，所以采用多級(jí)直線加速裝置 D．圖丁中，隨著粒子速度的增大，交流電源的頻率也應(yīng)該增大2．（2021春?沈陽月考）質(zhì)子回旋加速器的工作原理如圖所示，加速器的核心部分是與高頻交流電源相接的兩個(gè)“D”形金屬盒，兩盒間的狹縫中存在周期性變化的電場(chǎng)，使質(zhì)子通過狹縫時(shí)都能被加速，兩個(gè)“D”形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。已知“D”形盒的半徑為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，高頻交流電源的頻率為f，質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為零，加速電壓為U，兩盒間的狹縫很小，質(zhì)子穿過狹縫的時(shí)間可以忽略不計(jì)，則下列說法正確的是（）A．U越大，質(zhì)子離開回旋加速器的速度越大 B．質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能為 C．質(zhì)子由靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間為 D．若用該裝置加速α粒子，應(yīng)將高頻交流電源的頻率調(diào)為2f3．（2020秋?浙江期末）下列四幅圖涉及到不同的物理知識(shí)，其中說法正確的是（）A．如圖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(dòng)能增大，增加電壓U即可 B．如圖用質(zhì)子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變反應(yīng)，能放出巨大的能量 C．如圖說明光子既有粒子性也有波動(dòng)性 D．戴維孫和G.P.湯姆孫利用如圖證明了電子具有波動(dòng)性綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2020秋?通州區(qū)期末）回旋加速器的工作原理如圖所示。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們之間有一定的電勢(shì)差U。A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在加速器中被加速。下列說法正確的是（）A．帶電粒子在D形盒內(nèi)被磁場(chǎng)不斷地加速 B．交流電源的周期等于帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期 C．兩D形盒間電勢(shì)差U越大，帶電粒子離開D形盒時(shí)的動(dòng)能越大 D．加速次數(shù)越多，帶電粒子離開D形盒時(shí)的動(dòng)能越大2．（2020秋?成都期末）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，平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)有大量的質(zhì)子（H）、氘核（H）和α粒子（He）以不同的初速度進(jìn)入加速電場(chǎng)上端，經(jīng)狹縫P沿如圖軌跡打在膠片A1A2上的M點(diǎn)和N點(diǎn)，最后在膠片上出現(xiàn)了兩個(gè)亮條紋。忽略粒子重力和粒子間相互作用。關(guān)于該過程，下列表述正確的是（）A．一定只有兩種粒子經(jīng)過速度選擇器后進(jìn)入到了下方磁場(chǎng) B．三種粒子通過加速電場(chǎng)的過程中電場(chǎng)力做功相等 C．N處條紋是質(zhì)子打到膠片上形成的 D．PN間的距離是MN間的距離的兩倍3．（2020秋?沈陽期末）圖示為一由相互正交的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)組成的速度選擇器，由不同比荷的帶電粒子組成的粒子束以一定的初速度沿直線通過速度選擇器，然后粒子束通過平板S上的狹縫P進(jìn)入另一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B′的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終打在熒光屏A1A2上，下列表述正確的是（）A．粒子可能帶負(fù)電荷 B．不同比荷的帶電粒子通過速度選擇器的時(shí)間可能不相等 C．粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷就越大 D．所有打在A1A2上的粒子，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B′的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同4．（2020秋?大連期末）如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，被加速的質(zhì)子（H）從D形盒中央由靜止出發(fā)，經(jīng)交變電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)。若忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，下列說法正確的是（）A．如果只增大交變電壓U，質(zhì)子在加速器中運(yùn)行時(shí)間將變短 B．如果只增大交變電壓U，質(zhì)子的最大動(dòng)能會(huì)變大 C．質(zhì)子的最大動(dòng)能跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比 D．若要用此回旋加速器加速α粒子（He），需要調(diào)高交變電場(chǎng)的頻率5．（2021?十六模擬）如圖所示，圖甲為磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖，圖乙為質(zhì)譜儀原理圖，圖丙和圖丁分別為多級(jí)直線加速器和回旋加速器的原理示意圖，忽略粒子在圖丁的D形盒狹縫中的加速時(shí)間，下列說法正確的是（）A．圖甲中，將一束等離子體噴入磁場(chǎng)，A、B板間產(chǎn)生電壓，A板電勢(shì)高 B．圖乙中，H、H、H三種粒子經(jīng)加速電場(chǎng)射入磁場(chǎng)，H在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑最大 C．圖丙中，加速電壓越大，粒子獲得的能量越高，比回旋加速器更有優(yōu)勢(shì) D．圖丁中，隨著粒子速度的增大，交變電流的頻率也應(yīng)該增大6．（2020秋?葫蘆島期末）關(guān)于如圖所示的回旋加速器，下列說法正確的是（）A．帶電粒子在D型盒磁場(chǎng)中加速 B．可以加速中子 C．帶電粒子的出射最大動(dòng)能與D型盒半徑無關(guān) D．兩D型盒間交變電壓的周期等于粒子轉(zhuǎn)動(dòng)的周期7．（2020秋?龍?zhí)秴^(qū)校級(jí)期末）用同一回旋加速器分別對(duì)質(zhì)子（H）和氘核（H）進(jìn)行加速，當(dāng)它們都從D形盒邊緣離開加速器時(shí)，質(zhì)子與氘核獲得的動(dòng)能之比為（）A．1：1 B．2：1 C．4：1 D．1：28．（2020秋?姜堰區(qū)月考）如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖，帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速，經(jīng)速度選擇器沿直線運(yùn)動(dòng)剛好從P點(diǎn)垂直偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)打在熒光屏A1A2上。若加速電壓減小為原來的0.8倍，通過調(diào)節(jié)速度選擇器兩板間的電壓，粒子仍能從P點(diǎn)射入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則（）A．速度選擇器兩板間電壓減小為原來的0.8倍 B．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間減小為原來的0.8倍 C．粒子打在熒光屏上的動(dòng)能減小為原來的0.8倍 D．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)半徑減小為原來的0.8倍9．（2020秋?皇姑區(qū)校級(jí)月考）如圖所示為回旋加速器的原理圖，已知交流電源的周期不可改變，D形盒半徑R不可改變。先用該加速器對(duì)質(zhì)子從靜止開始加速，然后調(diào)整參數(shù)再對(duì)α粒子從靜止開始加速。已知α粒子的電量是質(zhì)子的2倍，質(zhì)量是質(zhì)子的4倍，則質(zhì)子與α粒子離開回旋加速器時(shí)速度之比為（）A．1：1 B．2：1 C．1：2 D．：110．（2020春?重慶期末）1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖所示。這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是（）A．離子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期隨半徑的增大而增大 B．離子從磁場(chǎng)中獲得能量 C．增大加速電場(chǎng)的電壓，其余條件不變，離子離開磁場(chǎng)的動(dòng)能將增大 D．增大加速電場(chǎng)的電壓，其余條件不變，離子在D型盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短11．（2020?濮陽模擬）如圖所示，在容器A中有同一種元素的兩種同位素正粒子，它們的初速度幾乎為0，粒子可從容器A下方的小孔S1飄入加速電場(chǎng)，然后經(jīng)過S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后第一種同位素粒子打到照相底片D上的M點(diǎn)，第二種同位素粒子打到照相底片D上的N點(diǎn)。不計(jì)同位素粒子重力。量出M點(diǎn)、N點(diǎn)到S3的距離分別為x1、x2，則第一種與第二種同位素粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為（）A． B． C． D．12．（2020?漳州二模）如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，它是分析同位素的一種儀器，其工作原理是帶電粒子（不計(jì)重力）經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，擋板D上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2．若（）A．只增大粒子的質(zhì)量，則粒子經(jīng)過狹縫P的速度變大 B．只增大加速電壓U，則粒子經(jīng)過狹縫P的速度變大 C．只增大粒子的比荷，則粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑變大 D．只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，則粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑變大13．（2019秋?寧波期末）現(xiàn)代科學(xué)研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。如圖甲所示（上方為側(cè)視圖，下方為真空室的俯視圖），若電子在磁場(chǎng)力的作用下被“約束”在半徑為R的圓周上逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電磁鐵繞組通以交變電流，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（圖甲俯視圖中垂直紙面向外為正）隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示，則電子在哪段時(shí)間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)上述加速要求（）A．0～0.25T B．0.25T～0.5T C．0.5T～0.75T D．0.75T～T14．（2020?駐馬店模擬）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兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，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形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R．若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f。則下列說法正確的是（）A．質(zhì)子的回旋頻率等于2f B．質(zhì)子被電場(chǎng)加速的次數(shù)與加速電壓無關(guān) C．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfR D．不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速電子15．（2019秋?武陵區(qū)校級(jí)期末）回旋加速器帶電粒子的裝置，其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒處于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過兩盒間的狹縫時(shí)加速，如圖所示，現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能，下列方法可行的是（）A．增大狹縫間的距離 B．增大D形金屬盒的半徑 C．增大高頻交流電壓 D．增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度16．（2019秋?思茅區(qū)校級(jí)期末）美國(guó)科學(xué)家阿斯頓發(fā)明的質(zhì)譜儀可以用來鑒別同位素．鈉23和鈉24互為同位素．現(xiàn)把鈉23和鈉24的原子核，由靜止從同一點(diǎn)放入質(zhì)譜儀，經(jīng)過分析可知（）A．電場(chǎng)力對(duì)鈉23做功較多 B．鈉23在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度較小 C．鈉23和鈉24在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為23：24 D．鈉23和鈉24在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為：217．（2020秋?碑林區(qū)校級(jí)月考）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兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，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形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示．設(shè)D形盒半徑為R．若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f．則下列說法正確的是（）A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfR B．質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小有關(guān) C．高頻電源只能使用矩形交變電流，不能使用正弦式交變電流 D．不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速α粒子18．（2020秋?南京月考）質(zhì)譜儀是測(cè)帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器，如圖所示。它的工作原理是帶電粒子（不計(jì)重力）經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，然后利用相關(guān)規(guī)律計(jì)算出帶電粒子質(zhì)量。圖中虛線為某粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，由圖可知（）A．此粒子帶負(fù)電 B．下極板S2比上極板S1電勢(shì)高 C．若只增大加速電壓U，則半徑r變大 D．若只增大入射粒子的質(zhì)量，則半徑r變小19．（2020?兗州區(qū)模擬）如圖甲是回旋加速器的原理示意圖．其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒定），并分別與高頻電源相連．加速時(shí)某帶電粒子的動(dòng)能EK隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，則下列判斷正確的是（）A．高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn﹣tn﹣1 B．在EK﹣t圖象中t4﹣t3＝t3﹣t2＝t2﹣t1 C．粒子加速次數(shù)越多，粒子獲得的最大動(dòng)能一定越大 D．不同粒子獲得的最大動(dòng)能都相等20．（2020?咸陽一模）質(zhì)譜儀是測(cè)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(duì)氫元素進(jìn)行測(cè)量．讓氫元素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(shì)差為U的加速電場(chǎng)．加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．氫的三種同位素最后打在照相底片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(chǎng)時(shí)速度從大到小排列的順序是氕、氘、氚 B．進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能從大到小排列的順序是氕、氘、氚 C．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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、氚二．多選題（共10小題）21．（2021春?成都月考）回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分