2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化雙擊訓(xùn)練 專題十二 電場(chǎng)和磁場(chǎng)綜合應(yīng)用 B卷1.如圖所示，若速度為、電荷量為的正離子恰能沿直線飛出離子速度選擇器，選擇器中磁感應(yīng)強(qiáng)度為，電場(chǎng)強(qiáng)度為，則在其它條件不變的情況下（   ）A.若改為電荷量的離子，將往上偏 B.若速度變?yōu)?/span>，將往上偏C.若改為電荷量的離子，將往下偏 D.若速度變?yōu)?/span>，將往上偏2.質(zhì)譜儀的出現(xiàn)為人們研究同位素提供了幫助，如圖所示，粒子發(fā)射源S發(fā)出的比荷不同的粒子經(jīng)加速電壓U加速后，由狹縫N穿過(guò)屏（屏無(wú)限大）射入屏下側(cè)半徑為R的半圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,半圓的圓心與狹縫N重合，忽略粒子之間的相互作用及粒子的重力。下列說(shuō)法正確的是（   ）A.粒子一定帶正電B.粒子的比荷越大，打到屏上時(shí)距圓心越遠(yuǎn)C.打在屏上距N點(diǎn)范圍內(nèi)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等D.打不到屏上的粒子的比荷一定不超過(guò)3.如圖所示為質(zhì)譜儀的工作原理圖，它由加速電場(chǎng)、速度選擇器(磁場(chǎng)方向垂直紙面)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)構(gòu)成。四種電荷量相同、質(zhì)量不同的粒子a,b,c,d由O點(diǎn)處的粒子源豎直向下射入加速電場(chǎng)(粒子a，b，c的初速度相同)，四種粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間到達(dá)圖中不同的位置，粒子的重力以及粒子間的相互作用均不計(jì)。則下列說(shuō)法正確的是（   ）A.粒子可能帶負(fù)電B.速度選擇器中磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里C.粒子a的比荷最大D.粒子c在O點(diǎn)的初速度大于粒子d在O點(diǎn)的初速度4.如圖所示為一種質(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：離子源、加速電場(chǎng)、靜電分析器、磁分析器、收集器，靜電分析器通道中心線半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻向電場(chǎng)，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E；磁分析器中分布著方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行.由離子源發(fā)出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計(jì)），經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器，沿中心線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而后由P點(diǎn)進(jìn)入磁分析器中，最終經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)進(jìn)入收集器.下列說(shuō)法正確的是(   )A.磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里B.加速電場(chǎng)中的加速電壓C.磁分析器中圓心到Q點(diǎn)的距離D.任何離子若能到達(dá)P點(diǎn)，則一定能進(jìn)入收集器5.如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，間距為d的兩平行金屬板之間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，與電阻R相連接，一束含有大量正、負(fù)帶電離子的等離子體以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)。若兩平行金屬板之間的內(nèi)阻為r，則下列說(shuō)法正確的是(   )A.流過(guò)電阻R的電流方向由b到a B.流過(guò)電阻R的電流大小為C.電阻R的熱功率為 D.當(dāng)時(shí)，磁流體發(fā)電機(jī)輸出電功率最大6.同位素質(zhì)譜儀是分離和檢測(cè)不同同位素的儀器.如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖.若互為同位素的三個(gè)粒子從處無(wú)初速度釋放進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)電壓為U的加速電場(chǎng)加速后，垂直磁場(chǎng)邊界從處進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在底片上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，不計(jì)粒子的重力，則下列說(shuō)法正確的是(   )A.質(zhì)量大的粒子由電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大B.質(zhì)量大的粒子打在底片上的位置離遠(yuǎn)C.比荷大的粒子打在底片上的位置離遠(yuǎn)D.某一粒子打在底片上的位置到的距離與成正比7.用圖示裝置可以檢測(cè)霍爾效應(yīng)。利用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng),電流表檢測(cè)輸入霍爾元件的電流,電壓表檢測(cè)元件輸出的電壓,已知圖中的霍爾元件是半導(dǎo)體,與金屬導(dǎo)體不同,它內(nèi)部形成電流的“載流子”是空穴,空穴可視為能自由移動(dòng)的帶正元電荷的粒子,元電荷電荷量為e。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)閉合后,電流表和電壓表V都有明顯示數(shù),已知霍爾元件的電阻率為ρ,端面1寬度為a,厚度為b,霍爾元件長(zhǎng)度為c,電流表的讀數(shù)為I,電壓表讀數(shù)為U,電磁鐵在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。下列說(shuō)法正確的是(   )A.霍爾元件處磁場(chǎng)的方向?yàn)樨Q直向下B.霍爾元件1、3兩接線端的電阻為C.形成電流的空穴“載流子”的定向移動(dòng)速率為D.霍爾元件中單位體積內(nèi)的空穴“載流子”數(shù)為8.質(zhì)譜儀是一種測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具,它的構(gòu)造原理如圖,離子源A產(chǎn)生電荷量相同而質(zhì)量不同的離子束(初速度可視為零),從狹縫進(jìn)入電場(chǎng),經(jīng)電壓為U的加速電場(chǎng)加速后,再通過(guò)狹縫從小孔垂直射入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)。該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向外,半徑為R,磁場(chǎng)邊界與直線相切于E點(diǎn)。離子離開磁場(chǎng)最終到達(dá)感光底片上,設(shè)離子電荷量為q,到達(dá)感光底片上的點(diǎn)與E點(diǎn)的距離為x,不計(jì)離子重力,可以判斷(   )A.離子束帶負(fù)電B.x越大,則離子的比荷一定越大C.到達(dá)處的離子質(zhì)量為D.到達(dá)處的離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為9.現(xiàn)代科技往往和電磁場(chǎng)聯(lián)系，現(xiàn)代化的裝備很多是在電磁場(chǎng)原理下制作的，如回旋加速器、質(zhì)譜儀、速度選擇器等.現(xiàn)有一種裝置，原理如下：半徑為R的圓內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，是圓的直徑，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿著與直徑平行且相距的直線從A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，如圖所示.若帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是，那么加速電場(chǎng)的加速電壓是(   )A. B. C. D.10.如圖所示，帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為的電場(chǎng)加速后，射入水平放置、電勢(shì)差為的兩極板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿水平方向從兩板正中間射入，穿過(guò)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)中，設(shè)粒子射入磁場(chǎng)的位置為M、射出磁場(chǎng)的位置為N，兩點(diǎn)間的距離為d（不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng)），則（   ）A.比荷不同的粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的位置M相同B.粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與粒子的比荷及加速電壓有關(guān)C.d的大小只與有關(guān)，與粒子的比荷無(wú)關(guān)D.帶電粒子在電、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡相同，與比荷無(wú)關(guān)11.圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連。帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能隨時(shí)間t的變化規(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，則下列說(shuō)法中正確的是（   ）A.在圖中應(yīng)有B.高頻電源的變化周期應(yīng)該等于C.要使粒子獲得的最大動(dòng)能增大，可以增大電源電壓D.在磁感應(yīng)強(qiáng)度B、D形盒半徑、粒子的質(zhì)量m及其電荷量q不變的情況下，粒子的加速次數(shù)越多，粒子的最大動(dòng)能一定越大12.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為、電荷量的帶電微粒(重力忽略不計(jì))，從靜止開始經(jīng)電壓加速后，以水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，其板長(zhǎng)，兩板間距，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度偏離原來(lái)方向的角度，磁場(chǎng)寬度，則(   )A.加速電場(chǎng)B.兩金屬板間的電壓為C.為使微粒不從磁場(chǎng)右邊射出，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度至少為D.若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度合適，帶電微?？梢曰氐匠霭l(fā)點(diǎn)13.如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上.兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為、帶相等電荷量的墨滴.調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn).（1）判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量.（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值.（3）現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置，為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至，則的大小為多少？14.質(zhì)譜儀通過(guò)探測(cè)不同離子到達(dá)探測(cè)頭的時(shí)間，可以測(cè)得離子比荷.如圖甲所示，探測(cè)頭在探測(cè)器左端中點(diǎn).脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光S照射產(chǎn)生不同價(jià)位的離子，假設(shè)正離子在A極板處初速度為零，極板間的加速電壓為，離子加速后從B板上小孔射出，沿中心線方向進(jìn)入板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū).已知加速電場(chǎng)間距為d，偏轉(zhuǎn)極板的長(zhǎng)度及寬度均為L.設(shè)加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)均為勻強(qiáng)電場(chǎng)，不計(jì)離子重力和離子間相互作用.（1）若偏轉(zhuǎn)電壓，某比荷為k的離子沿中心線到達(dá)探測(cè)頭，求該離子飛行的總時(shí)間；（2）若偏轉(zhuǎn)電壓，在板間加上垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，要使所有離子均能通過(guò)控制區(qū)域并從右側(cè)飛出，求這些離子比荷k的取值范圍；（3）若偏轉(zhuǎn)電壓與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，最大值，周期，假設(shè)離子比荷為k，并且在時(shí)刻開始連續(xù)均勻地射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).以D極板的右端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向上為y軸正方向，探測(cè)頭可在y軸上自由移動(dòng)，在到時(shí)間內(nèi)，要使探測(cè)頭能收集到所有粒子，求探測(cè)頭坐標(biāo)y隨時(shí)間t變化的關(guān)系.

             
答案以及解析1.答案：D解析：A.正離子恰能沿直線飛出，說(shuō)明粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件有若改為電荷量的離子，根據(jù)左手定則判斷可知離子受的洛倫茲力方向向下，電場(chǎng)力方向向上，由于兩個(gè)力的關(guān)系仍有，此時(shí)洛倫茲力與電場(chǎng)力仍然平衡，所以負(fù)離子不偏轉(zhuǎn)，仍沿直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；B.若速度變?yōu)?/span>，洛倫茲力減小為原來(lái)的2倍，而離子受的洛倫茲力方向向上，電場(chǎng)力不變，所以離子將向下偏轉(zhuǎn)，B錯(cuò)誤；C.若改為電荷量的離子，根據(jù)題意可得即此時(shí)洛倫茲力與電場(chǎng)力仍然平衡，所以離子不偏轉(zhuǎn)，仍沿直線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；D.若速度變，正離子所受洛倫茲力為原來(lái)的1.5倍，方向向上，而電場(chǎng)力不變，所以離子將向上偏轉(zhuǎn)，D正確。故選D。2.答案：D解析：因?yàn)椴恢罉O板的帶電情況和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以不能確定粒子所帶的電性，A錯(cuò)誤;設(shè)粒子所帶的電荷量為q,質(zhì)量為m，則粒子經(jīng)加速電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)的速度，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有，解得，可見(jiàn)粒子的比荷越大，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑越小，則打到屏上時(shí)距圓心越近，B錯(cuò)誤;打作屏上距N點(diǎn)范圍內(nèi)的粒子雖然都在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，但是由可知，因?yàn)榱Ｗ拥谋群刹煌?，所以其運(yùn)動(dòng)周期不同，故打在屏上所需的時(shí)間不同，C錯(cuò)誤;若加速電壓U為某一值時(shí)，可使粒子速度方向在磁場(chǎng)中剛好偏轉(zhuǎn)，則粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的速度與屏平行，此時(shí)粒子剛好打不到屏上，假設(shè)此時(shí)粒子的軌道半徑為r，則，則粒子打不到屏上的條件為，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)有，聯(lián)立解得,D正確。3.答案：C解析：由粒子c、d在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向結(jié)合左手定則可知，粒子一定帶正電，A錯(cuò)誤;由于粒子c、d在速度選擇器中的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，則粒子c、d在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件可得，因此粒子c、d在速度選擇器中的速度大小相等，又左極板帶正電，則速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，B錯(cuò)誤;由粒子a、b在速度選擇器中的偏轉(zhuǎn)方向可知，粒子a所受的洛倫茲力大于電場(chǎng)力，粒子b所受的洛倫茲力小于電場(chǎng)力，因此，粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有，可得，又因?yàn)榱Ｗ?/span>a，b，c的初速度相同，所以粒子a的比荷大于粒子c的比荷，粒子c的比荷大于粒子b的比荷，粒子c、d在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力，由，得， 由圖可知粒子c的軌跡半徑小于粒子d的軌跡半徑，所以粒子c的比荷大于粒子d的比荷，兩粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由得，顯然比荷越大的粒子初速度越小，因此粒子c在O點(diǎn)的初速度小于粒子d在O點(diǎn)的初速度，C正確，D錯(cuò)誤。4.答案：BC解析：離子在磁分析器中沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，所受洛倫茲力指向圓心，根據(jù)左手定則可知，磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，故A錯(cuò)誤；離子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有，離子在加速電場(chǎng)中加速的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有，解得，B正確；離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有，解得，則，故C正確；由B項(xiàng)分析可知與離子的質(zhì)量、電荷量無(wú)關(guān)，離子在磁場(chǎng)中的軌道半徑，離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑與離子的質(zhì)量和電荷量有關(guān)，能夠到達(dá)P點(diǎn)的不同離子，半徑不一定都等于d，不一定能進(jìn)入收集器，故D錯(cuò)誤.5.答案：BC解析：含有大量正、負(fù)帶電離子的等離子體進(jìn)入磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則，正離子向上偏，打在上極板P上，負(fù)離子向下偏，打在下極板Q上，所以上極板P帶正電，下極板Q帶負(fù)電，流過(guò)電阻R的電流方向由a到b，A項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為E，帶電離子從兩平行金屬板之間通過(guò)，依據(jù)電場(chǎng)力等于洛倫茲力，即，則有，再由閉合電路的歐姆定律，B項(xiàng)正確；電阻R的熱功率，C項(xiàng)正確；根據(jù)電源輸出電功率最大的條件可知，當(dāng)時(shí)，磁流體發(fā)電機(jī)輸出電功率最大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.答案：BD解析：根據(jù)動(dòng)能定理有，得，由于互為同位素的粒子所帶電荷量相同，因此質(zhì)量大的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度小，A錯(cuò)誤；粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑，粒子打在底片上的位置與的距離，由此可知，質(zhì)量大的粒子打在底片上的位置離遠(yuǎn)，比荷大的粒子打在底片上的位置離近，B正確，C錯(cuò)誤；對(duì)某一粒子而言，打在底片上的位置與的距離，即x與成正比，D正確.7.答案：CD解析：由安培定則可判斷出,電磁鐵在霍爾元件處形成豎直向上的磁場(chǎng),A錯(cuò)誤;由電阻定律可得,B錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則,可以判斷帶正電的空穴“載流子”偏轉(zhuǎn)聚集在4端,顯正電,對(duì)應(yīng)2端缺少帶正電的空穴“載流子”顯負(fù)電,當(dāng)聚集的“載流子”形成的電場(chǎng)對(duì)后來(lái)的“載流子”的電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí),達(dá)到平衡,4、2端之間電勢(shì)差穩(wěn)定,設(shè)形成電流的空穴"載流子"的定向移動(dòng)速率為v,即有,解得,C正確;根據(jù)電流微觀表達(dá)式,解得,D正確。8.答案：CD解析：在加速電場(chǎng)中,設(shè)加速后離子的速度大小為v,根據(jù)動(dòng)能定理有,解得;離子出電場(chǎng)后勻速運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)并進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,由左手定則得,離子束帶正電,A錯(cuò)誤;設(shè)離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為r,洛倫茲力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則有,可得,離開磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),x越大則r越大,則比荷越小,B錯(cuò)誤;設(shè)離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為θ,當(dāng)時(shí),在中,,解得,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)有:,聯(lián)立三式,解得,由,則,C、D正確。9.答案：B解析：電荷量為q的帶正電的粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，由于帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，可得，所以該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的圓心角為，如圖所示，O為勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的圓心，由幾何關(guān)系可得為帶電粒子軌跡圓的圓心，即在圓周上，由圓的對(duì)稱性知為勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的直徑，帶電粒子的軌跡圓半徑，由牛頓第二定律得，解得，由動(dòng)能定理得，聯(lián)立可得加速電場(chǎng)的加速電壓，故B正確.10.答案：AB解析：對(duì)于加速過(guò)程，有，得，設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的長(zhǎng)度為L，間距為b，粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)位移為y，則，由此可見(jiàn)粒子的偏轉(zhuǎn)位移與比荷無(wú)關(guān)，則比荷不同的粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的位置M相同，故A正確；設(shè)加速電場(chǎng)寬度為，粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，又，所以粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與粒子的比荷及加速電壓有關(guān)，故B正確；帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，可將射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的粒子速度v沿初速度方向與加速度方向分解，設(shè)出射速度與水平方向的夾角為θ，則有，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的半徑為R，由幾何關(guān)系可得，半徑與直線的夾角正好等于θ，則有，所以，又因?yàn)榘霃焦?/span>，則有，故d的大小與和粒子的比荷有關(guān)，與無(wú)關(guān)，粒子的比荷不同則d不同，d不同則運(yùn)動(dòng)軌跡不同，故C、D錯(cuò)誤。11.答案：AB解析：洛倫茲力提供向心力，有，解得，故周期與速度無(wú)關(guān)，故，故A正確；交流電源的周期必須和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致，故高頻電源的變化周期應(yīng)該等于，故B正確；當(dāng)粒子從D形盒中出來(lái)時(shí)，速度最大，此時(shí)運(yùn)動(dòng)的半徑等于D形盒的半徑，最大動(dòng)能，可知最大動(dòng)能與加速器的半徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度以及電荷的電荷量和質(zhì)量有關(guān)，與加速電壓等其他因素?zé)o關(guān)，故C、D錯(cuò)誤。12.答案：AC解析：A、帶電微粒在加速電場(chǎng)加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得：，則得：，故A正確。B、帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，做類平拋運(yùn)動(dòng)。在水平方向微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平方向有：；帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a，出電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度為；豎直方向：，，得：。由速度分解關(guān)系得：；聯(lián)立以上兩式解得：，故B錯(cuò)誤。C、帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，設(shè)微粒軌跡恰好與磁場(chǎng)右邊相切時(shí)半徑為R。由幾何關(guān)系知；設(shè)微粒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v′，則；由牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得：，解得：，所以帶電粒子不射出磁場(chǎng)右邊，磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為0.2T。故C正確。D、帶電微粒從磁場(chǎng)左邊界射出時(shí)與磁場(chǎng)邊界成斜向下，進(jìn)入電場(chǎng)后，在豎直方向被加速，水平方向勻速，不可能達(dá)到出發(fā)點(diǎn)，故D正確。13.答案：（1）負(fù)電荷；（2）（3）解析：（1）墨滴在電場(chǎng)區(qū)域受重力和電場(chǎng)力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與重力平衡，電場(chǎng)的方向豎直向下，說(shuō)明墨滴帶負(fù)電荷，設(shè)其電荷量為q，則有，解得.（2）墨滴進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)共存區(qū)域后，受重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力作用，但重力和電場(chǎng)力平衡，合力即為洛倫茲力，墨滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R，有，因?yàn)槟未怪贝蛟谙掳?，根?jù)幾何關(guān)系可知半徑，聯(lián)立解得.（3）根據(jù)題設(shè)，墨滴運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，設(shè)墨滴做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為，則有，由圖示幾何關(guān)系，可得，可得，聯(lián)立解得.14.答案：（1）（2）（3）解析：（1）離子在電場(chǎng)中加速時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有，其中，解得加速時(shí)間，此過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理有，解得，離子在板之間勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，所以離子飛行的總時(shí)間.（2）若離子從C極板邊緣飛出，此時(shí)離子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑是最小的，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系有，解得離子做圓周運(yùn)動(dòng)的最小軌跡半徑為，因?yàn)?/span>，所以，解得，所以這些離子比荷的取值范圍為.（3）離子通過(guò)板間的時(shí)間，若離子在時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離子先做類平拋運(yùn)動(dòng)后再做類斜拋運(yùn)動(dòng)，垂直于極板方向有，偏轉(zhuǎn)位移，離子剛好從極板下邊緣飛出，設(shè)離子在時(shí)刻進(jìn)入，探測(cè)頭接收到離子的時(shí)間，離子向下偏轉(zhuǎn)的位移大小為，解得，則探測(cè)頭的坐標(biāo)y隨時(shí)間t變化的關(guān)系為.






 

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