2024年高考物理選擇題強(qiáng)化訓(xùn)練專題八復(fù)合場含解析

2024年高三物理選擇題強(qiáng)化訓(xùn)練專題八復(fù)合場一、單選題1.如圖，一束電子沿z軸正向流淌，則在圖中y軸上A點(diǎn)的磁場方向是A．+x方向 B．-x方向 C．+y方向 D．-y方向【答案】A【解析】據(jù)題意，電子流沿z軸正向流淌，電流方向沿z軸負(fù)向，由安培定則可以推斷電流激發(fā)的磁場以z軸為中心沿順時(shí)針方向（沿z軸負(fù)方向看），通過y軸A點(diǎn)時(shí)方向向外，即沿x軸正向，則選項(xiàng)A正確。2.如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面對里．三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動．下列選項(xiàng)正確的是()A．ma>mb>mcB．mb>ma>mcC．mc>ma>mbD．mc>mb>ma【答案】B【解析】對微粒a，洛倫茲力供應(yīng)其做圓周運(yùn)動所需向心力，且mag＝Eq，對微粒b，qvB＋Eq＝mbg，對微粒c，qvB＋mcg＝Eq，聯(lián)立三式可得mb>ma>mc，選項(xiàng)B正確．3.如圖所示為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成:粒子源N;P、Q間的加速電場;靜電分析器,即中心線半徑為R的四分之一圓形通道,通道內(nèi)有勻稱輻射電場,方向沿徑向指向圓心O,且與圓心O等距的各點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等;磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面對外;膠片M。由粒子源發(fā)出的不同帶電粒子,經(jīng)加速電場加速后進(jìn)入靜電分析器,某些粒子能沿中心線通過靜電分析器并經(jīng)小孔S垂直磁場邊界進(jìn)入磁場,最終打到膠片上的某點(diǎn)。粒子從粒子源發(fā)出時(shí)的初速度不同,不計(jì)粒子所受重力。下列說法正確的是()。A.從小孔S進(jìn)入磁場的粒子速度大小肯定相等B.從小孔S進(jìn)入磁場的粒子動能肯定相等C.打到膠片上同一點(diǎn)的粒子速度大小肯定相等D.打到膠片上位置距離O點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子,比荷越大【解析】從小孔S進(jìn)入磁場,說明粒子在電場中運(yùn)動半徑相同,在靜電分析器中,qE=mv2R,無法推斷出粒子的速度和動能是否相等,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;打到膠片上同一點(diǎn)的粒子,在磁場中運(yùn)動的半徑相同,由qvB=mv2r,qE=【答案】C4.如圖所示,在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中有質(zhì)量和電荷量都相同的兩油滴M、N。M靜止,N做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動,若N與M相碰后并結(jié)合在一起,則碰后M、N整體將()。A.以N原速率的一半做勻速直線運(yùn)動B.以R2C.仍以R為半徑做勻速圓周運(yùn)動D.做周期為N的一半的勻速圓周運(yùn)動【解析】設(shè)M、N的質(zhì)量和電荷量分別為m、q,碰撞前N的速率為v。碰撞后瞬間整體的速率為v'。碰撞前,對N,由洛倫茲力供應(yīng)向心力,有qvB=mv2R,得R=mvqB;對M有qE=mg;碰撞過程,取碰撞前N的速度方向?yàn)檎较?由動量守恒定律有mv=2mv',得v'=v2;MN整體受到的電場力為2qE,重力為2mg,則2qE=2mg,所以整體的電場力和重力仍平衡,因此碰后整體做勻速圓周運(yùn)動,軌跡半徑r=2mv'2qB=mv2qB=R2,A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;N【答案】B5.(2024·全國卷Ⅰ)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重許多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止起先被加速電場加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止起先被同一加速電場加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A.11 B.12C.121 D.144【解析】設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量和電荷量分別為m1、q1，一價(jià)正離子的質(zhì)量和電荷量為m2、q2。對于隨意粒子，在加速電場中，由動能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2－0，得v＝eq\r(\f(2qU,m))①在磁場中qvB＝meq\f(v2,r)②由①②式聯(lián)立得m＝eq\f(B2r2q,2U)，由題意知，兩種粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑相同，加速電壓U不變，其中B2＝12B1，q1＝q2，可得eq\f(m2,m1)＝eq\f(Beq\o\al(2,2),Beq\o\al(2,1))＝144，故選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緿6.為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的長方體流量計(jì)。該裝置由絕緣材料制成，其長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口。在垂直于上下底面方向加一勻強(qiáng)磁場，前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充溢管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是()A.M端的電勢比N端的高B.電壓表的示數(shù)U與a和b均成正比，與c無關(guān)C.電壓表的示數(shù)U與污水的流量Q成正比D.若污水中正負(fù)離子數(shù)相同，則電壓表的示數(shù)為0【解析】由左手定則可知正電荷打在N端，所以M端的電勢比N端的低，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由qeq\f(U,b)＝qBv，解得U＝Bbv，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；污水的流量Q＝vS＝eq\f(U,Bb)bc＝eq\f(U,B)c，所以電壓表的示數(shù)U與污水的流量Q成正比，故選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緾7.如圖所示,空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場的方向豎直向下,磁場的方向垂直于紙面對里,一帶電液滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說法正確的是()。A.若撤去電場,P可能做勻加速直線運(yùn)動B.若撤去磁場,P可能做勻加速直線運(yùn)動C.若給P一初速度,P可能做勻加速直線運(yùn)動D.若給P一初速度,P可能沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動【解析】僅撤去電場,液滴受重力向下運(yùn)動從而具有向下的速度,液滴受洛倫茲力,速度變更,洛倫茲力方向隨速度方向的變更而變更,P不行能做勻加速直線運(yùn)動,A項(xiàng)錯(cuò)誤;液滴靜止時(shí)不受洛倫茲力,重力和電場力相互平衡,所以僅撤去磁場,P仍舊靜止,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若給P一初速度,則當(dāng)P初速度方向與磁場平行時(shí),P不受洛倫茲力,重力和電場力仍平衡,P受力平衡,可以做勻速直線運(yùn)動,但是不能做勻加速直線運(yùn)動,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)P的初速度方向與磁場垂直時(shí),重力和電場力的合力為零,洛倫茲力供應(yīng)向心力,P帶負(fù)電,做順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動,D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿8．（2024年全國II卷）CT掃描是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，CT掃描機(jī)可用于對多種病情的探測。圖（a）是某種CT機(jī)主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖（b）所示。圖（b）中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場；經(jīng)調(diào)整后電子束從靜止起先沿帶箭頭的實(shí)線所示的方向前進(jìn)，打到靶上，產(chǎn)生X射線（如圖中帶箭頭的虛線所示）；將電子束打到靶上的點(diǎn)記為P點(diǎn)。則（）A.M處的電勢高于N處的電勢B.增大M、N之間的加速電壓可使P點(diǎn)左移C.偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于紙面對外D.增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可使P點(diǎn)左移【答案】D【解析】【詳解】A．由于電子帶負(fù)電，要在MN間加速則MN間電場方向由N指向M，依據(jù)沿著電場線方向電勢漸漸降低可知M的電勢低于N的電勢，故A錯(cuò)誤；B．增大加速電壓則依據(jù)可知會增大到達(dá)偏轉(zhuǎn)磁場的速度；又依據(jù)在偏轉(zhuǎn)磁場中洛倫茲力供應(yīng)向心力有可得可知會增大在偏轉(zhuǎn)磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑，由于磁場寬度相同，故依據(jù)幾何關(guān)系可知會減小偏轉(zhuǎn)的角度，故P點(diǎn)會右移，故B錯(cuò)誤；C．電子在偏轉(zhuǎn)電場中做圓周運(yùn)動，向下偏轉(zhuǎn)，依據(jù)左手定則可知磁場方向垂直紙面對里，故C錯(cuò)誤；D．由B選項(xiàng)的分析可知，當(dāng)其它條件不變時(shí)，增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度會減小半徑，從而增大偏轉(zhuǎn)角度，使P點(diǎn)左移，故D正確。故選D。9.(2024·天津卷，)筆記本電腦機(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(shí)磁體遠(yuǎn)離霍爾元件，電腦正常工作；當(dāng)顯示屏閉合時(shí)磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電腦進(jìn)入休眠狀態(tài)。如圖所示，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(shí)，電子的定向移動速度為v。當(dāng)顯示屏閉合時(shí)元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強(qiáng)磁場中，于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U，以此限制屏幕的熄滅。則元件的()A.前表面的電勢比后表面的低B.前、后表面間的電壓U與v無關(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eq\f(eU,a)【解析】由左手定則推斷，后表面帶負(fù)電，電勢低，A錯(cuò)誤；電子受力平衡后，U穩(wěn)定不變，由eeq\f(U,a)＝evB得U＝Bav，與v成正比，與c無關(guān)，B、C錯(cuò)誤；洛倫茲力F＝evB＝eq\f(eU,a)，D正確?！敬鸢浮緿10.(2024·天津卷)如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中，質(zhì)量為m的帶電小球，以初速度v從M點(diǎn)豎直向上運(yùn)動，通過N點(diǎn)時(shí)，速度大小為2v，方向與電場方向相反，則小球從M運(yùn)動到N的過程()A.動能增加eq\f(1,2)mv2 B.機(jī)械能增加2mv2C.重力勢能增加eq\f(3,2)mv2 D.電勢能增加2mv2【解析】動能變更量ΔEk＝eq\f(1,2)m(2v)2－eq\f(1,2)mv2＝eq\f(3,2)mv2，A錯(cuò)誤；除重力以外的其他力做的功等于小球機(jī)械能的變更量，在題中電場力做功，機(jī)械能增加量等于電勢能削減量。帶電小球在水平方向做向左的勻加速直線運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式得(2v)2－0＝2eq\f(qE,m)x，則電勢能削減量等于電場力做的功ΔEp電＝W電＝qEx＝2mv2，B正確，D錯(cuò)誤；在豎直方向做勻減速運(yùn)動，到N時(shí)豎直方向的速度為零，由－v2＝－2gh，得重力勢能增加量ΔEp重＝mgh＝eq\f(1,2)mv2，C錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽11.用回旋加速器分別加速某一元素的一價(jià)正離子和二價(jià)正離子，粒子起先釋放的位置均在A點(diǎn)，加速電壓相同，則關(guān)于一價(jià)正離子和二價(jià)正離子的加速過程狀況，下列說法不正確的是()A.獲得的最大速度之比為1∶2B.獲得的最大動能之比為1∶4C.加速須要的交變電壓的頻率之比為2∶1D.經(jīng)加速電場加速的次數(shù)之比為1∶2【解析】某元素的一價(jià)正離子和二價(jià)正離子的電荷量之比為1∶2，質(zhì)量相等，由Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qBR,m)))2＝eq\f(q2B2R2,2m)，可知獲得的最大動能之比為1∶4，速度之比為1∶2，故選項(xiàng)A、B正確；加速電壓的周期等于粒子在磁場中運(yùn)動的周期，即T＝eq\f(2πm,Bq)，可見交變電壓的周期之比為2∶1，頻率之比為1∶2，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)加速電場加速，有nqU＝eq\f(q2B2R2,2m)，解得n＝eq\f(qB2R2,2mU)，因此加速的次數(shù)之比為1∶2，故選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緾12.如圖所示,空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面對里。紙面內(nèi)有兩個(gè)半徑不同的半圓在b點(diǎn)平滑連接后構(gòu)成一絕緣光滑環(huán)。一帶電小球套在環(huán)上從a點(diǎn)起先運(yùn)動,發(fā)覺其速率保持不變。則小球()。A.帶負(fù)電B.受到的洛倫茲力大小不變C.運(yùn)動過程的加速度大小保持不變D.光滑環(huán)對小球始終沒有作用力【解析】粒子速率不變,則粒子做勻速圓周運(yùn)動,可知粒子所受的電場力和重力平衡,所以粒子受向上的電場力,則粒子帶正電,A項(xiàng)錯(cuò)誤;粒子的速率不變,依據(jù)f=Bqv可知,粒子受到的洛倫茲力大小不變,B項(xiàng)正確;因粒子在不同的圓環(huán)中運(yùn)動的半徑不同,依據(jù)a=v2r可知,粒子從小圓環(huán)過渡到大圓環(huán)的過程中加速度變小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;粒子從小圓環(huán)過渡到大圓環(huán)的過程中,加速度減小,依據(jù)【答案】B13.在水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,勻強(qiáng)電場方向豎直向下,勻強(qiáng)磁場方向水平向里,現(xiàn)將一個(gè)帶正電的金屬小球從M點(diǎn)以初速度v0水平拋出,小球著地時(shí)的速度為v1,在空中的飛行時(shí)間為t1。若將磁場撤除,其他條件均不變,那么小球著地時(shí)的速度為v2,在空中飛行的時(shí)間為t2。小球所受空氣阻力可忽視不計(jì),則關(guān)于v1和v2,t1和t2的大小比較,以下推斷正確的是()。A.v1>v2,t1>t2B.v1=v2,t1>t2C.v1=v2,t1<t2D.v1<v2,t1<t2【解析】因?yàn)槁鍌惼澚αＷ雍憔貌蛔龉?則依據(jù)動能定理可知,不管磁場存在與否,重力和電場力對小球做功相同,則小球著地時(shí)的速率都應(yīng)當(dāng)是相等的,即v1=v2。存在磁場時(shí),小球就要受到向右上方的洛倫茲力,有豎直向上的分力,使得小球在豎直方向的加速度小于沒有磁場時(shí)的加速度,在空中飛行的時(shí)間要更長些,即t1>t2,B項(xiàng)正確,A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】B14.磁流體發(fā)電的原理如圖所示。將一束速度為v的等離子體垂直于磁場方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，在相距為d、寬為a、長為b的兩平行金屬板間便產(chǎn)生電壓。假如把上、下板和電阻R連接，上、下板就是一個(gè)直流電源的兩極。若穩(wěn)定時(shí)等離子體在兩板間勻稱分布，電阻率為ρ。忽視邊緣效應(yīng)，下列推斷正確的是A．上板為正極，電流B．上板為負(fù)極，電流C．下板為正極，電流D．下板為負(fù)極，電流【答案】C【解析】依據(jù)左手定則，正電荷受到的洛倫茲力方向向下，負(fù)電荷受到的洛倫茲力向上，因此下極板為電源的正極，依據(jù)平衡有，解得穩(wěn)定時(shí)電源的電動勢，則流過R的電流為，而，，則得電流大小為，C正確．15.如圖所示，半圓光滑絕緣軌道MN固定在豎直平面內(nèi)，O為其圓心，M、N與O高度相同，勻強(qiáng)磁場方向與軌道平面垂直?，F(xiàn)將一個(gè)帶正電的小球自M點(diǎn)由靜止釋放，它將沿軌道在M、N間做往復(fù)運(yùn)動．下列說法中正確的是A．小球在M點(diǎn)和N點(diǎn)時(shí)均處于平衡狀態(tài)B．小球由M到N所用的時(shí)間大于由N到M所用的時(shí)間C．小球每次經(jīng)過軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小均相等D．小球每次經(jīng)過軌道最低點(diǎn)時(shí)所受合外力大小均相等【答案】D【解析】A、小球在點(diǎn)和點(diǎn)只受到重力，所以小球在這兩點(diǎn)不能處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B、由于洛侖磁力總是與運(yùn)動垂直，由于沒有摩擦力，故對其速度大小由影響的只有重力，故小球無論從哪邊滾下，時(shí)間都是一樣的，故B錯(cuò)誤；D、小球不管從哪邊滾下，只有重力做功，且重力做功相等，由動能定理可知，小球在最低點(diǎn)是，速度大小總是相等的，由可知合力不變，故D正確。C、小球從到運(yùn)動，在最低點(diǎn)受到向上的洛侖磁力、向上的支持力和向下的重力，由牛頓運(yùn)動定律可得：，故此時(shí)小球?qū)壍赖膲毫椋?；小球從到運(yùn)動，在最低點(diǎn)受到向下的洛侖磁力、向上的支持力和向下的重力，由牛頓可得：，故此時(shí)小球?qū)壍赖膲毫?，所以小球每次?jīng)過軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小不相等，故C錯(cuò)誤。16.為模擬空氣凈化過程，有人設(shè)計(jì)了含有帶電灰塵空氣的密閉玻璃圓桶，圓桶的高和直徑相等，如圖所示。第一種除塵方式是：在圓桶頂面和底面間加上電壓U，沿圓桶軸線方向形成一個(gè)勻強(qiáng)電場，塵粒的運(yùn)動方向如圖甲所示；其次種除塵方式是：在圓桶軸線處放始終導(dǎo)線，在導(dǎo)線與桶壁間加上的電壓也等于U，形成沿半徑方向的輻向電場，塵粒的運(yùn)動方向如圖乙所示。假設(shè)每個(gè)塵粒的質(zhì)量和帶電荷量均相同，不計(jì)重力。在這兩種方式中()A.電場對單個(gè)塵粒做功的最大值相等B.塵粒受到的電場力大小相等C.塵粒都做勻加速直線運(yùn)動D.第一種方式比其次種方式除塵速度快【解析】依據(jù)動能定理知，電場對單個(gè)塵粒做功的最大值都等于Uq，故選項(xiàng)A正確；由U＝Ed可知，由于距離d不同，電場強(qiáng)度不相同，每個(gè)塵粒受電場力大小不相等，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在題圖甲中，塵粒受到的電場力方向與速度方向相同，做勻加速直線運(yùn)動；在題圖乙中，電場為發(fā)散狀，故乙中塵粒受力越來越小，則塵粒做加速度減小的加速運(yùn)動，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于兩種塵粒受到的電場力做功相等，故由動能定理可知，末動能肯定相等，因其次種運(yùn)動位移短，故其次種除塵速度要快，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼17.質(zhì)譜儀可以測定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示，有機(jī)物的氣體分子從樣品室注入離子化室，在高能電子作用下，樣品氣體分子離子化或碎裂成離子。若離子化后的離子帶正電，初速度為零，此后經(jīng)過高壓電源區(qū)、圓形磁場室(內(nèi)為勻強(qiáng)磁場)、真空管，最終打在記錄儀上，通過處理就可以得到離子比荷eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(q,m)))，進(jìn)而推想有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)。已知高壓電源的電壓為U，圓形磁場區(qū)的半徑為R，真空管與水平面夾角為θ，離子進(jìn)入磁場室時(shí)速度方向指向圓心。則下列說法正確的是()A.高壓電源A端應(yīng)接電源的正極B.磁場室的磁場方向必需垂直紙面對里C.若離子化后的兩同位素X1、X2(X1質(zhì)量大于X2質(zhì)量)同時(shí)進(jìn)入磁場室后，出現(xiàn)圖中的軌跡Ⅰ和Ⅱ，則軌跡Ⅰ肯定對應(yīng)X1D.若磁場室內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)記錄儀接收到一個(gè)明顯的信號時(shí)，與該信號對應(yīng)的離子比荷eq\f(q,m)＝eq\f(2Utan2\f(θ,2),B2R2)【解析】正離子在電場中加速，可以推斷高壓電源A端應(yīng)接負(fù)極，同時(shí)依據(jù)左手定則知，磁場室的磁場方向應(yīng)垂直紙面對外，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；設(shè)離子通過高壓電源后的速度為v，由動能定理可得qU＝eq\f(1,2)mv2，離子在磁場中偏轉(zhuǎn)，則qvB＝meq\f(v2,r)，聯(lián)立得出r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，由此可見，質(zhì)量大的離子的運(yùn)動軌跡半徑大，即軌跡Ⅱ肯定對應(yīng)X1，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；離子在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知r＝eq\f(R,tan\f(θ,2))，可解得eq\f(q,m)＝eq\f(2Utan2\f(θ,2),B2R2)，故選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緿18.目前,世界上正在探討一種新型發(fā)電機(jī)——磁流體發(fā)電機(jī)。如圖所示,將一束等離子體噴射入磁場,磁場中有兩塊平行金屬板A、B,這時(shí)金屬板上就會聚集電荷,產(chǎn)生電壓。假如射入的等離子體的初速度為v,兩金屬板的板長(沿初速度方向)為L,板間距離為d,金屬板的正對面積為S,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于離子初速度方向(如圖所示),負(fù)載電阻為R,電離氣體充溢兩板間的空間。當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí),電流表的示數(shù)為I,那么板間電離氣體的電阻率為()。A.SdBLvC.SLBdv【解析】由左手定則知,正離子向B板運(yùn)動,即B板帶正電。發(fā)電機(jī)穩(wěn)定時(shí),離子所受電場力等于洛倫茲力,即qvB=qUd,解得U=Bvd,又R+R1=UI,R1為板間電離氣體的電阻,且R1=ρdS,聯(lián)立得到電阻率ρ的表達(dá)式為【答案】B二、多選題19.回旋加速器的工作原理示意圖如圖所示。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(shí)間可忽視。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直,高頻溝通電頻率為f,加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子的質(zhì)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(yīng)和重力的影響。則下列說法正確的是()。A.質(zhì)子被加速后的最大速度不行能超過2πRfB.質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動能與加速電壓U成正比C.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∶1D.只要不變更磁感應(yīng)強(qiáng)度B,質(zhì)子離開回旋加速器的最大動能就不變【解析】質(zhì)子被加速后的最大速度受到D形盒半徑R的制約,因v=2πRT=2πRf,故A項(xiàng)正確;質(zhì)子離開回旋加速器的最大動能Ekm=12mv2=2mπ2R2f2,與加速電壓U無關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)R=mvqB,qU=12mv12,2qU=12mv22,得質(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項(xiàng)正確;因質(zhì)子的最大動能Ekm=【答案】AC20.在半導(dǎo)體離子注入工藝中,初速度可忽視的磷離子P+和P3+,經(jīng)電壓為U的電場加速后,垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面對里、有肯定寬度的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,如圖所示。已知離子P+在磁場中轉(zhuǎn)過θ=30°后從磁場右邊界射出。在電場和磁場中運(yùn)動時(shí),離子P+和P3+()。A.在電場中的加速度之比為1∶1B.在磁場中運(yùn)動的半徑之比為3∶1C.在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1∶2D.離開電場區(qū)域時(shí)的動能之比為1∶3【解析】兩離子所帶電荷量之比為1∶3,在電場中時(shí)由qE=ma知a∝q,故加速度之比為1∶3,A項(xiàng)錯(cuò)誤;離開電場區(qū)域時(shí)的動能由Ek=qU知Ek∝q,故D項(xiàng)正確;在磁場中運(yùn)動的半徑由Bqv=mv2R、Ek=12mv2知R=1B2mUq∝1q,故B項(xiàng)正確;設(shè)磁場區(qū)域的寬度為d,則有sinθ=dR∝1R,即【答案】BCD21.帶電小球以肯定的初速度v0豎直向上拋出,能夠達(dá)到的最大高度為h1,如圖甲所示;若加上水平方向的勻強(qiáng)磁場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h2,如圖乙所示;若加上水平方向的勻強(qiáng)電場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h3,如圖丙所示;若加上豎直向上的勻強(qiáng)電場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h4,如圖丁所示。不計(jì)空氣阻力,則()。A.肯定有h1=h3 B.肯定有h1<h4C.h2與h4無法比較 D.h1與h2無法比較【解析】圖甲:由豎直上拋運(yùn)動的最大高度公式得h1=v022g。圖丙:當(dāng)加上電場時(shí),由運(yùn)動的分解可知,在豎直方向上有v02=2gh3,所以h1=h3,A項(xiàng)正確。圖乙:洛倫茲力變更速度的方向,當(dāng)小球在磁場中運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí),小球應(yīng)有水平速度,設(shè)此時(shí)球的動能為Ek,則由能量守恒得mgh2+Ek=12mv02,又由于12mv02=mgh1【答案】AC22.磁流體發(fā)電機(jī)可以把氣體的內(nèi)能干脆轉(zhuǎn)化為電能,是一種低碳環(huán)保發(fā)電機(jī),有著廣泛的發(fā)展前景,其發(fā)電原理示意圖如圖所示。將一束等離子體(高溫下電離的氣體,含有大量帶正電和負(fù)電的微粒,整體上呈電中性)噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場區(qū)域有兩塊面積為S、相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成一電路,設(shè)氣流的速度為v,氣體的電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))為g。則以下說法正確的是()。A.上板是電源的正極,下板是電源的負(fù)極B.發(fā)電機(jī)穩(wěn)定時(shí),R兩端的電壓U=BdvC.流經(jīng)R的電流I=BdvD.流經(jīng)R的電流I=BdvSg【解析】等離子體射入勻強(qiáng)磁場,由左手定則可知,正粒子向上偏轉(zhuǎn),負(fù)粒子向下偏轉(zhuǎn),產(chǎn)生豎直向下的電場,正離子受向下的電場力和向上的洛倫茲力,當(dāng)電場力和洛倫茲力平衡時(shí),電場最強(qiáng),即Eq=Bqv,E=Bv,兩板間的電動勢為Bvd,則通過R的電流I=BvdR+R氣,R兩端的電壓U=IR=BdvRR+R氣,而【答案】AD23.回旋加速器的工作原理示意圖如圖所示。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(shí)間可忽視。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直,高頻溝通電頻率為f,加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子的質(zhì)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(yīng)和重力的影響。則下列說法正確的是()。A.質(zhì)子被加速后的最大速度不行能超過2πRfB.質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動能與加速電壓U成正比C.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∶1D.只要不變更磁感應(yīng)強(qiáng)度B,質(zhì)子離開回旋加速器的最大動能就不變【解析】質(zhì)子被加速后的最大速度受到D形盒半徑R的制約,因v=2πRT=2πRf,故A項(xiàng)正確;質(zhì)子離開回旋加速器的最大動能Ekm=12mv2=2mπ2R2f2,與加速電壓U無關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)R=mvqB,qU=12mv12,2qU=12mv22,得質(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項(xiàng)正確;因質(zhì)子的最大動能Ekm=【答案】AC24.如圖是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，原料在燃燒室中全部電離為電子與正離子，即高溫等離子體，等離子體以速度v進(jìn)入矩形發(fā)電通道，發(fā)電通道里有圖示的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。等離子體進(jìn)入發(fā)電通道后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，落到相距為d的兩個(gè)金屬極板上，在兩極板間形成電勢差，等離子體的電阻不行忽視。下列說法正確的是()A.上極板為發(fā)電機(jī)正極B.外電路閉合時(shí)，電阻兩端的電壓為BdvC.帶電粒子克服電場力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能D.外電路斷開時(shí)，等離子體受到的洛倫茲力與電場力平衡【解析】依據(jù)左手定則可知，正電荷向上偏轉(zhuǎn)，負(fù)電荷向下偏轉(zhuǎn)，則上極板是電源的正極，下極板是電源的負(fù)極，選項(xiàng)A正確；依據(jù)qvB＝qeq\f(E,d)得電動勢的大小E＝Bdv，因等離子體的電阻不行忽視，因此外電阻的電壓會小于電源的電動勢，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)功能關(guān)系，帶電粒子克服電場力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，選項(xiàng)C正確；等離子體中帶有正、負(fù)電荷的高速粒子，在磁場中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極板偏移，于是在兩極板之間產(chǎn)生電壓，兩極板間存在電場，當(dāng)外電路斷開時(shí)，等離子體受到的洛倫茲力與電場力平衡，從而不會偏移，選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緼CD25.某種質(zhì)譜儀的原理如圖所示。高速原子核從A點(diǎn)沿AC方向進(jìn)入平行正對的金屬平板之間，板間有方向如圖所示大小為E的勻強(qiáng)電場，還有垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)。符合條件的原子核能從C點(diǎn)沿半徑方向射入半徑為R的圓形磁場區(qū)，該區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，方向垂直于紙面對外。接收器安放在與圓形磁場共圓心的弧形軌道上，其位置由OP與OD的夾角θ描述。不考慮原子核所受重力對運(yùn)動的影響，質(zhì)子的電荷量為e，下列說法正確的是()A.B1方向垂直于紙面對外B.能從C點(diǎn)進(jìn)入圓形磁場的原子核的速度v＝eq\f(E,B1)C.若某原子核的原子序數(shù)為Z，試驗(yàn)中接收器在θ所對應(yīng)位置能接收原子核，則該原子核的質(zhì)量m＝eq\f(ZeB1B2R,Etan\f(θ,2))D.現(xiàn)用此儀器分析氫的同位素，若在θ＝120°的位置能接收到氕核，那么將接收器放于θ＝60°的位置能接收到氚核【解析】粒子進(jìn)入電場和磁場做勻速直線運(yùn)動，則電場力與洛倫茲力大小相等，方向相反，因?yàn)樵雍藥д?，所以磁場B1的方向垂直于紙面對里，由qvB1＝qE，解得v＝eq\f(E,B1)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若某原子核的原子序數(shù)為Z，試驗(yàn)中接收器在θ所對應(yīng)位置能接收原子核，則粒子的軌跡剛好與OP相切，即粒子的偏轉(zhuǎn)角為θ，由幾何學(xué)問可得粒子做圓周運(yùn)動的半徑r＝eq\f(R,tan\f(θ,2))，依據(jù)r＝eq\f(mv,ZeB2)，聯(lián)立解得m＝eq\f(ZeB1B2R,Etan\f(θ,2))，故選項(xiàng)C正確；由C分析可知taneq\f(θ,2)＝eq\f(ZeB1B2R,Em)，由于氕核的比荷為1，氚核的比荷為eq\f(1,3)，所以氕核偏轉(zhuǎn)角一半的正切值為氚核偏轉(zhuǎn)角一半的正切值的3倍，由數(shù)學(xué)學(xué)問可知，若在θ＝120°的位置才能接收到氕核，應(yīng)當(dāng)將接收器放于θ＝60°的位置才能接收到氚核，故選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緽CD26.回旋加速器在科學(xué)探討中得到了廣泛應(yīng)用,其原理如圖所示。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓形金屬盒,置于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中,它們接在電壓為U、周期為T的溝通電源上。位于D1圓心處的粒子源A能不斷產(chǎn)生α粒子(初速度可以忽視),它們在兩盒之間被電場加速。當(dāng)α粒子被加速到最大動能Ek后,再將它們引出。忽視α粒子在電場中的運(yùn)動時(shí)間,則下列說法正確的是()。A.α粒子第n次被加速前、后的軌道半徑比為n-1B.若只增大交變電壓U,則α粒子在回旋加速器中運(yùn)行的時(shí)間會變短C.若不變更溝通電壓的周期,仍可用此裝置加速氘核D.若是增大交變電壓U,則α粒子的最大動能Ek會變大【解析】依據(jù)洛倫茲力供應(yīng)做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力,則有qvB=mv2r,且nqU=12mv2,解得r=1Bn·2mUq,所以質(zhì)子第n次被加速前、后的軌道半徑之比為n-1∶n,A項(xiàng)正確;若只增大交變電壓U,則質(zhì)子在回旋加速器中加速次數(shù)會減小,導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間變短,B項(xiàng)正確;溝通電壓的周期與粒子在磁場中運(yùn)動的周期相同,即T=2πmqB,因α粒子(24He)與氘核(【答案】ABC27.如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件樣品置于磁場中，表面與磁場方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個(gè)接線端。當(dāng)開關(guān)S1、S2閉合后，三個(gè)電表都有明顯示數(shù)，下列說法正確的是()A.通過霍爾元件的磁場方向向下B.接線端2的電勢低于接線端4的電勢C.僅將電源E1、E2反向接入電路，電壓表的示數(shù)不變D.若適當(dāng)減小R1，增大R2，則電壓表的示數(shù)肯定增大【解析】當(dāng)開關(guān)S1閉合時(shí)，依據(jù)安培定則可知通過霍爾元件的磁場方向向下，故選項(xiàng)A正確；磁場的方向向下，通過霍爾元件的電流由接線端1流向接線端3，電子移動的方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線端2，所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢，故選項(xiàng)B正確；僅將電源E1、E2反向接入電路，2、4兩接線端的電勢凹凸關(guān)系不發(fā)生變更，電壓表的示數(shù)不變，故選項(xiàng)C正確；減小R1，電磁鐵中的電流增大，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大；增大R2，霍爾元件中的電流I減小，由I＝neSv知v減小，又eeq\f(U,d)＝evB，U＝vBd，可知v、B的乘積大小的變更不能確定，霍爾電壓大小的變更不能確定，即電壓表示數(shù)不肯定增大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼BC28.CT是醫(yī)院常用的一種儀器，CT的重要部件之一就是粒子回旋加速器?；匦铀倨鞯慕Y(jié)構(gòu)如圖所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于回旋加速器。在CT回旋加速器的O點(diǎn)可以釋放出初速度為零、質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子。(不考慮粒子所受重力)粒子經(jīng)過加速、回旋最終從A點(diǎn)射出并獲得最大動能Ek，兩D形盒之間的距離為d，加速電壓為U，則下列說法正確的是()A.粒子在加速器中運(yùn)動的圈數(shù)為eq\f(Ek,2qU)B.D形盒的最大半徑為eq\f(1,qB)eq\r(\f(2Ek,m))C.粒子在加速器中加速運(yùn)行的時(shí)間為eq\f(d\r(2mEk),qU)D.回旋加速器所加溝通電壓的頻率為eq\f(qB,2πm)【解析】設(shè)粒子在磁場中轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為n、最大速度為v。因每加速一次粒子獲得的能量為qU，每圈有兩次加速，則Ek＝2nqU，得n＝eq\f(Ek,2qU)，故選項(xiàng)A正確；由Ek＝eq\f(1,2)mv2和qvB＝meq\f(v2,rm)得rm＝eq\f(m,qB)eq\r(\f(2Ek,m))＝eq\f(\r(2mEk),qB)，故B錯(cuò)誤；一周內(nèi)粒子加速兩次，加速度大小為a＝eq\f(qU,md)，由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律v＝at，Ek＝eq\f(1,2)mv2，解得t＝eq\f(md,qU)eq\r(\f(2Ek,m))＝eq\f(d\r(2mEk),qU)，故選項(xiàng)C正確；由粒子在磁場中運(yùn)動的周期為T＝eq\f(2πm,qB)，頻率f＝eq\f(1,T)知，回旋加速器所加溝通電壓的頻率為f＝eq\f(qB,2πm)，由于粒子經(jīng)過D形盒狹縫之間須要時(shí)間，故回旋加速器所加溝通電壓的周期應(yīng)大于粒子回旋的周期，即回旋加速器所加溝通電壓的頻率f<eq\f(qB,2πm)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【答案】AC29.如圖所示，磁流體發(fā)電機(jī)的通道是一長為L的矩形管道，其高為h，寬為a。通道左、右兩側(cè)壁是導(dǎo)電的，上、下壁是絕緣的，所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直上、下壁向上。等離子體的速度為v，電阻率為ρ，負(fù)載電阻為R，不計(jì)摩擦及粒子間的碰撞。若閉合開關(guān)S，則下列說法正確的是()A.順著速度方向看，左側(cè)壁電勢高于右側(cè)壁電勢B.該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢為BvaC.負(fù)載R上通過的電流為eq\f(BvaLh,RLh＋ρa(bǔ))D.為了