1.如圖所示,虛線區(qū)域空間內(nèi)存在由勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B組成的正交或平行的電場和磁場,有一個(gè)帶正電小球(電荷量為+q,質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁復(fù)合場上方的某一高度自由落下,那么帶電小球可能沿直線通過的是( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
答案:B
解析:①圖中小球受重力、向左的電場力、向右的洛倫茲力,下降過程中速度一定變大,故洛倫茲力一定變化,不可能一直與電場力平衡,故合力不可能一直向下,故一定做曲線運(yùn)動(dòng);②圖中小球受重力、向上的電場力、垂直向外的洛倫茲力,合力與速度一定不共線,故一定做曲線運(yùn)動(dòng);③圖中小球受重力、向左上方的電場力、水平向右的洛倫茲力,若三力平衡,則小球做勻速直線運(yùn)動(dòng);④圖中小球受向下的重力和向上的電場力,合力一定與速度共線,故小球一定做直線運(yùn)動(dòng)。故選項(xiàng)B正確。
2.如圖所示,一束質(zhì)量、速度和電荷量不全相等的離子,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(gè)勻強(qiáng)磁場中并分裂為A、B兩束,下列說法正確的是( )
A.組成A束和B束的離子都帶負(fù)電
B.組成A束和B束的離子質(zhì)量一定不同
C.A束離子的比荷大于B束離子的比荷
D.速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外
答案:C
解析:由左手定則知,A、B離子均帶正電,A錯(cuò)誤;兩束離子經(jīng)過同一速度選擇器后的速度相同,在偏轉(zhuǎn)磁場中,由R=12mvqB'> 可知,半徑大的離子對應(yīng)的比荷小,但離子的質(zhì)量不一定相同,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;速度選擇器中的磁場方向應(yīng)垂直紙面向里,D錯(cuò)誤。
3.右圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個(gè)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,F(xiàn)分別加速氘核12(12'> H)和氦核12(24'> He)。下列說法正確的是( )
A.它們的最大速度相同
B.它們的最大動(dòng)能相同
C.兩次所接高頻電源的頻率可能不相同
D.僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能
答案:A
解析:根據(jù)qvB=m12v2R'> ,得v=12qBRm'> 。兩粒子的比荷12qm'> 相等,所以最大速度相等,A正確。最大動(dòng)能Ek=121"/>2'> mv2,兩粒子的最大速度相等,但質(zhì)量不相等,所以最大動(dòng)能不相等,B錯(cuò)誤。帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期T=122蟺mqB'> ,兩粒子的比荷12qm'> 相等,所以周期相等,做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等。因?yàn)樗痈哳l電源的頻率等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率,故兩次所接高頻電源的頻率相同,C錯(cuò)誤。由Ek=121"/>2'> mv2=12q2B2R22m'> 可知,粒子的最大動(dòng)能與加速電壓的頻率無關(guān);另外,回旋加速器加速粒子時(shí),粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的頻率和高頻電源的頻率相同,否則無法加速,D錯(cuò)誤。