一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分,每小题至少有一个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1.有
一个带电荷量为+q、重为G的小球,从竖直的带电平行板上方h处自由落下,两极板间匀强磁场的磁感应强度为B,方向如图所示,则带电小球通过有电场和磁场的空间时( )
A.一定做曲线运动 B.不可能做曲线运动 C.有可能做匀速运动 D.有可能做匀加速直线运动
解析:带电小球在重力场、电场和磁场中运动,所受重力、电场力是恒力,但受到的洛伦兹力是随速度的变化而变化的变力,因此小球不可能处于平衡状态,也不可能在电、磁场中运动时做匀变速运动.
答案:A
2.如图所示,虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场,有一个带正电小球(电量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球可能沿直线通过的是( )
解析:带电小球进入复合场时受力情况:A项,B项,C项,
D项.其中只有C、D两种情况下合外力可能为零,所以有可能沿直线通过复合场区域,A
项中力qvB随速度v的增大而增大,所以三力的合力不会总保持在竖直方向,合力与速度方
向将产生夹角,做曲线运动,所以A错.
答案:CD
3.导电是导体中的自由电荷定向移动,这些可以移动的电荷又叫载流子,例如金属导体中的载流子是自由电子,现在广泛应用的半导体材料分成两大类,一类是n型半导体,它的载流子为电子;另一类是p型半导体,它的载流子是“空穴”;相当于带正电的粒子,p型半导体导电,相当于带正电粒子做定向移动,如果把某种材料制成的长方体放在匀强磁场中,磁场方向如图所示,且与前后侧面垂直,长方体中通有水平向右的电流,测得长方体的上、下表面M、N电势分别是φM和φN,则有( )
A.如果是p型半导体,有φM<φN B.如果是n型半导体,有φM>φN C.如果是p型半导体,有φM>φN D.如果是金属导体,有φM>φN
解析:根据左手定则,“空穴”载流子受洛伦兹力向下,偏向N表面,即N表面带正电,
φN>φM;N型半导体和金属导体,电子受洛伦兹力向下,偏向N表面,即N表面带负电,φM>φN,
故选A、B、D.
答案:ABD 4.
如图为一“滤速器”装置的示意图.a、b为水平放置的平行金属板,一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间.为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、b间加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动,由O′射出.不计重力作用.可能达到上述目的的办法是( )
A.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向里 B.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向里 C.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向外 D.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向外
解析:要使电子沿直线OO′射出,则电子必做匀速直线运动,电子受力平衡.在该场区,电子受到电场力和洛伦兹力,要使二力平衡,则二力方向为竖直向上和竖直向下.A选项电子所受电场力竖直向上,由左手定则判断洛伦兹力竖直向下,满足受力平衡.同理,D选项也满
足受力平衡.所以A、D选项正确.
答案:AD
5.(2018年青岛模拟)环形对撞机是研究高能离子的重要装置,如下图所示正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B.(两种带电粒子将被局限在环状空腔内,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而在碰撞区迎面相撞)为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷越大,磁感应强度B越大 B.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷越大,磁感应强度B越小 C.对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期越小 D.对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变 12mv1
解析:在加速器中qU=mv,在环状空腔内做匀速圆周运动的半径r=,即r=
2qBB2mUqmqmq,
q2πr所以在半径不变的条件下越大,B越小,选项B正确;粒子在空腔内的周期T=,故加
mv速电压越大,粒子的速率v越大,其周期越小,选项C正确.
答案:BC
6.有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如图所示,如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r相同,则它们一定具有相同的( )
①速度;②质量;③电荷量;④比荷. A.①③ B.②③④ C.①④ D.①②③④
解析:在区域Ⅰ,运动的正离子受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力,且Eq=
mvBqv,离子以速度v=E/B匀速穿过区域Ⅰ.进入区域Ⅱ,离子做匀速圆周运动,轨道半径r=,qB因经区域Ⅰ的选择v相同,当v相同时,必有q/m相同.
答案:C