2022届高考物理选择题专题强化训练：质谱仪 回旋加速器(天津使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：质谱仪 回旋加速器(天津使用)，共17页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共15小题；共60分）
1. 如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中只改变哪一个时，粒子运动轨迹不会改变?
A. 粒子速度的大小B. 磁感应强度
C. 电场强度D. 粒子所带的电荷的电性

2. 在如图所示的平行板器件中，电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直。一带电粒子（重力不计）从左端以速度 v 沿虚线射入后做直线运动，则该粒子
A. 一定带正电
B. 速度 v=EB
C. 若速度 v>EB，粒子在板间的运动是类平抛运动
D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动

3. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源 S 产生的各种不同正离子束（速度可看作为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片 P 上，设离子在 P 上的位置到入口处 S1 的距离为 x，则下列判断正确的是
A. 若离子束是同位素，则 x 越小，离子质量越大
B. 若离子束是同位素，则 x 越小，离子质量越小
C. 只要 x 相同，则离子质量一定相同
D. x 越大，则离子的比荷一定越大

4. 如图所示为速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述哪个是正确的
A. P1 的电势必须高于 P2 的电势
B. 匀强磁场的磁感应强度 B 、匀强电场的电场强度 E 和被选择的速度 v 的大小应满足 v=BE
C. 从 S2 出来的只能是正电荷，不能是负电荷
D. 如果把正常工作时的 B 和 E 的方向都改变为原来的相反方向，选择器同样正常工作

5. 某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子（不计重力）以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是
A. 磁场和电场的方向B. 磁场和电场的强弱
C. 粒子入射时的速度D. 粒子的电性和电量

6. 一个带正电的粒子（重力不计）穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使微粒向下偏转时应采用的方法是
A. 减小电场强度B. 增大电荷电荷量
C. 减小入射速度D. 增大磁感应强度

7. a 、 b 、 c 、 d 四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有 ma=mbA. 射到 A1 的是 c 离子B. 射到 A2 的是 d 离子
C. 射向 P1 的是 a 离子D. 射向 P2 的是 b 离子

8. 如图所示，X1 、 X2，Y1 、 Y2，Z1 、 Z2 分别表示导体板左、右，上、下，前、后六个侧面，将其置于垂直 Z1 、 Z2 面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，当电流 I 通过导体板时，在导体板的两侧面之间产生霍耳电压 UH。已知电流 I 与导体单位体积内的自由电子数 n 、电子电荷量 e 、导体横截面积 S 和电子定向移动速度 v 之间的关系为 I=neSv。实验中导体板尺寸、电流 I 和磁感应强度 B 保持不变，下列说法正确的是
A. 导体内自由电子只受洛伦兹力作用
B. UH 存在于导体的 Z1 、 Z2 两面之间
C. 单位体积内的自由电子数 n 越大，UH 越小
D. 通过测量 UH，可用 R=UI 求得导体 X1 、 X2 两面间的电阻

9. 质谱仪是测带电粒子的质量和分析同位素的一种仪器，如图所示，它的工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量，图中虚线为某粒子运动轨迹，由图可知
A. 此粒子带负电
B. 下极板 S2 比上极板 S1 电势高
C. 若只增大加速电压 U 的值，则半径 r 变大
D. 若只增大入射粒子的质量，则半径 r 变小

10. 质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子的质量。其工作原理如图所示，虚线为某粒子的运动轨迹，由图可知
A. 此粒子带负电
B. 下极板 S1 比上极板 S2 电势高
C. 若只增大加速电压 U，则半径 r 变大
D. 若只增大入射粒子的质量，则半径 r 变小

11. 如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极板间距为 d，极板面积为 S，两个电极与可变电阻 R 相连。在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为 B。发电导管内有电阻率为 ρ 的高温电离气体，气体以速度 v 向右流动，由于运动的电离气体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。若不计气体流动时的阻力
A. 通过电阻 R 的电流方向为 b→a
B. 若只增大极板间距 d，发电导管的内电阻一定减小
C. 若只增大气体速度 v，发电导管产生的电动势一定增大
D. 若只增大电阻 R 的阻值，则电阻 R 消耗的电功率一定增大

12. 如图是质谱仪工作原理的示意图，带电粒子 a 、 b 经电压 U 加速（在 A 点初速度为零）后，进入磁感应强度为 B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板 S 上的 x1 、 x2 处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子 a 、 b 所通过的路径，则
A. a 的质量一定小于 b 的质量
B. a 的电荷量一定大于 b 的电荷量
C. a 运动的时间一定等于 b 运动的时间
D. a 的比荷（qama）一定大于 b 的比荷（qbmb）

13. 如图所示为“速度选择器”装置示意图，a 、 b 为水平放置的平行金属板，其电容为 C，板间距离为 d，平行板内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B，a 、 b 板分别带上等量异号电荷后，平行板内产生竖直方向的匀强电场。一带电粒子以速度 v0 经小孔进入正交电磁场可沿直线 OOʹ 运动，由 Oʹ 射出，粒子所受重力不计，以下说法正确的是
A. a 板带负电，其电量为 CBv0d
B. a 板带正电，其电量为 CBv0d
C. 极板间的电场强度 E=Bv0，方向竖直向下
D. 若粒子的初速度大于 v0，粒子在极板间将向右上方做匀加速曲线运动

14. 如图所示，空间存在竖直向上的匀强电场和水平的匀强磁场（垂直纸面向里）。一带正电小球从 O 点静止释放，运动轨迹为图中 OPQ 所示，其中 P 为运动轨迹中的最高点，Q 为 O 同一水平高度的点。下列关于该带电小球运动的描述，正确的是
A. 小球在运动过程中受到的磁场力先增大后减小
B. 小球在运动过程中电势能先增加后减少
C. 小球在运动过程中机械能守恒
D. 小球到 Q 点后将沿着 QPO 轨迹回到 O 点

15. 如图所示，一个不计重力的带电粒子以 v0 沿各图的虚线射入场中。A 中 I 是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线垂线的中垂线；B 中 +Q 是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；C 中 I 是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；D 中是正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外。其中，带电粒子不可能做匀速直线运动的是
A. B.
C. D.

二、双项选择题（共13小题；共52分）
16. 加速器是当代科研、医疗等领域必需的设备，如图所示为回旋加速器的原理图，其核心部分是两个半径均 R 的中空半圆金属 D 形盒，并处于垂直于盒底的磁感应强度为 B 的匀强磁场中。现接上电压为 U 的高频交流电源后，狭缝中形成周期性变化的电场，使圆心处的带电粒子在通过狭缝时都能得到加速。若不考虑相对论效应、重力和在狭缝中运动的时间，下列说法正确的是
A. 高频交流电周期是带电粒子在磁场中运动周期的 2 倍
B. U 越大，带电粒子最终射出 D 形盒时的速度就越大
C. 带电粒子在加速器中能获得的最大动能与 B 、 R 有关
D. 若用该回旋加速器分别加速不同的带电粒子，可能要调节交变电场的频率

17. 回旋加速器的工作原理如图所示：真空容器 D 形盒放在与盒面垂直的匀强磁场中，且磁感应强度 B 保持不变。两盒间狭缝间距很小，粒子从粒子源 A 处（D 形盒圆心）进入加速电场（初速度近似为零）。D 形盒半径为 R，粒子质量为 m 、电荷量为 +q，加速器接电压为 U 的高频交流电源。若相对论效应、粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间均不考虑。下列论述正确的是
A. 交流电源的频率可以任意调节不受其他条件的限制
B. 加速氘核（H12）和氦核（He24）两次所接高频电源的频率不相同
C. 加速氘核（H12）和氦核（He24）它们的最大速度相等
D. 增大 U，粒子在 D 型盒内运动的总时间 t 减少

18. 如图，速度为 v0，电荷量为 q 的正离子（不计重力）恰能沿直线飞出速度选择器，则
A. 若改为电荷量为 2q 的正离子（其它条件不变），离子仍沿直线飞出
B. 若速度变为 2v0（其它条件不变），离子将往上偏
C. 若改为电荷量 −q 的离子（其它条件不变），离子将往下偏
D. 若改为电荷量 −q 的离子，则必须从右侧飞入速度选择器，才能沿直线飞出

19. 如图是一个医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个 D 形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核（12H）和氦核（24He），下列说法中正确的是
A. 它们的最大速度相同
B. 它们的最大动能相同
C. 两次所接高频电源的频率相同
D. 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

20. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个 D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是
A. 增大匀强电场间的加速电压B. 增大磁场的磁感应强度
C. 减小狭缝间的距离D. 增大 D 形金属盒的半径

21. 如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个 D 形金属盒。在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能 Ek 随时间 t 的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是
A. 在 Ek−t 图中应有 t4−t3=t3−t2=t2−t1
B. 高频电源的变化周期应该等于 tn−tn−1
C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D. 要想粒子获得的最大动能增大，可增加 D 形盒的半径

22. 一个用于加速质子（H11）的回旋加速器，其核心部分如图所示，D 形盒半径为 R，垂直 D 形盒底面的匀强磁场磁感应强度为 B，两盒分别与交流电源相连。下列说法正确的是
A. 若只增加 D 形盒半径 R，则质子获得的最大速度一定增大
B. 若只将加速电压提高到原来的 4 倍，则质子获得的最大速度能提高到原来的 2 倍
C. 若只将加速电压提高，则将质子加速到最大速度所用时间变短
D. 此装置也能加速氘核（H12）

23. 如图所示的电路中，电源电动势为 E ，内阻为 r ，滑动变阻器最大阻值为 R ， G 为灵敏电流计，开关闭合，两平行金属板 M 、 N 之间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的粒子恰好以速度 v 匀速穿过两板，不计粒子重力。以下说法中正确的是
A. 保持开关闭合，滑片 P 向下移动，粒子可能从 M 板边缘射出
B. 保持开关闭合，滑片 P 的位置不动，将 N 板向下移动，粒子可能从 M 板边缘射出
C. 将开关断开，粒子将继续沿直线匀速射出
D. 开关断开瞬间，灵敏电流计 G 指针将发生短暂偏转

24. 如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物体，甲乙叠放在一起置于光滑绝缘水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现加一水平向左的匀强电场，发现甲、乙无相对滑动一起向左加速度运动，在加速度运动阶段

A. 甲对乙的压力变大B. 乙对甲的摩擦力保持不变
C. 甲对乙的摩擦力变大D. 乙对地面的压力保持不变

25. 如图所示，在水平连线 MN 和 PQ 间有竖直向上的匀强电场，在 MN 上方有水平向里的匀强磁场。两个质量和带电量均相等的带正电的粒子 A 、 B，分别以向右的水平初速度 v0 、 2v0 从 PQ 连线上 O 点先后进入电场，带电粒子 A 、 B 第一次在磁场中的运动时间分别为 tA 和 tB，前两次穿越连线 MN 时两点间的距离分别为 dA 和 dB，粒子重力不计，则
A. tA 一定小于 tBB. tA 可能等于 tBC. dA 一定等于 dBD. dA 可能小于 dB

26. 如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向水平（图中垂直纸面向里），一带电油滴 P 恰好处于静止状态，则下列说法正确的是
A. 若给 P 一初速度，P 可能做匀速圆周运动
B. 若给 P 一初速度，P 可能做匀速直线运动
C. 若仅撤去磁场，P 可能做匀加速直线运动
D. 若仅撤去电场，P 可能做匀加速直线运动

27. 一块横截面为矩形的金属导体的宽度为 b，厚度为 d，将导体置于一磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁感应强度的方向垂直于侧面，如图所示。当在导体中通以图示方向的电流 I 时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为 UH，已知自由电子的电量为 e，则下列判断正确的是
A. 导体内自由电子只受洛伦兹力作用
B. 用电压表测 UH 时，电压表的“+”接线柱接下表面
C. 金属导体的厚度 d 越大，UH 越小
D. 该导体单位体积内的自由电子数为 BIebUH

28. 如图所示，两带电平行金属板之间有相互正交的匀强电场和匀强磁场，一个带正电的粒子以某一初速度沿垂直于电场和磁场的方向射入两板间，测得它飞出该场区时的动能比射入时的动能大。为使带电粒子飞出场区时的动能比射入时的动能小，以下措施中可行的是
A. 仅增大粒子所带的电荷量
B. 仅增大粒子射入金属板时的速度
C. 仅增大两板间磁场的磁感应强度
D. 保持金属板所带电荷量不变，增大两板间的距离

三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 如图，正方形 abcd 中 △abd 区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，△bcd 区域内有方向平行 bc 的匀强电场（图中未画出）一带电粒子从 d 点沿 da 方向射入磁场，随后经过 bd 的中点 e 进入电场，接着从 b 点射出电场。不计粒子的重力。则
A. 粒子带正电
B. 电场的方向是由 b 指向 c
C. 粒子在 b 点和 d 点的动能之比为 5:1
D. 粒子在磁场、电场中运动的时间之比为 π:2

30. 如图所示，方向竖直向下的匀强电场和方向水平且垂直纸面向里的匀强磁场如图所示。一离子从 A 点由静止释放后，沿曲线 ACB 运动，C 为轨迹的最低点，离子达到 B 点时的速度为零，不计重力，则
A. 这离子必带正电
B. AB 两点位于同一高度
C. 离子在 C 点时的速度最大
D. 离子达到 B 点后将沿原曲线返回 A 点
答案
第一部分
1. D
【解析】粒子受电场力和洛伦兹力作用，由粒子沿水平直线通过两极板可得：电场力方向和洛伦兹力方向刚好方向相反，大小相等；
改变粒子速度的大小，那么，电场力不变，洛伦兹力改变，故合外力不为零，那么，粒子运动轨迹改变；故A错误；
改变磁感应强度，那么，电场力不变，洛伦兹力改变，故合外力不为零，那么，粒子运动轨迹改变；故B错误；
改变电场强度，那么电场力变化，洛伦兹力不变，故合外力不为零，粒子运动轨迹改变，故C错误；
改变粒子所带的电荷电性，那么，洛伦兹力和电场力方向都和原来相反，大小不变，故合外力仍为零，那么，粒子运动轨迹不变，故D正确。
2. B
【解析】若粒子带负电，则受到竖直向上的电场力和竖直向下的洛伦兹力，可以做直线运动，若粒子带正电，受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力，可以做直线运动，故A错误；
因为做直线运动，所以在竖直方向上合力为零，故 Eq=Bqv，解得 v=EB，B正确；
若 v>EB，则 Bqv>Eq，使粒子偏转，做曲线运动；但洛伦兹力方向不断变化，故合力不恒定，不是类似平抛运动，C错误；
此粒子从右端沿虚线方向进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，D错误。
3. B
【解析】x=2R=2mvBq=2mEB2q。
4. D
【解析】Bvq=Eq，v=EB。
5. D
6. C
7. C
8. C
【解析】由于磁场的作用，电子受洛伦兹力，向 Y2 面聚集，在 Y1 、 Y2 平面之间累积电荷，在 Y1 、 Y2 之间产生了匀强电场，故电子也受电场力，故A 错误；
电子受洛伦兹力，向 Y2 面聚集，在 Y1 、 Y2 平面之间累积电荷，在 Y1 、 Y2 之间产生了电势差 UH，故B错误；
电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，有：qvB=qE 其中：E=UHd （ d 为 Y1 、 Y2 平面之间的距离）根据题意，有：I=neSv，联立得到：UH=Bvd=BIneSd∝1n，故单位体积内的自由电子数 n 越大，UH 越小，故C正确；
由于 UH=BIneSd，与导体的电阻无关，故D错误。
9. C
10. C
【解析】根据动能定理得，qU=12mv2，由 qvB=mv2r 得，r=2mUqB。
A、由图结合左手定则可知，该电荷带正电。故A错误。
B、粒子经过电场要加速，因正电粒子，所以下极板 S1 比上极板 S2 电势低。故B错误。
C、若只增大加速电压 U，由上式可知，则半径 r 变大，故C正确，
D、若只增大入射粒子的质量，q 不变，由上式可知，则半径也变大。故D错误。
故选：C。
11. C
【解析】根据左手定则，正电荷受到的洛仑兹力方向向上，负电荷受到的洛仑兹力向下．故电流向上经过电源，向下经过电阻，故A错误；根据电阻定律，发电导管的内电阻与其长度成正比，故增大极板间距 d，发电导管的内电阻一定增大，故B错误；根据平衡有：qvB=qEd，解得电源的电动势 E=Bdv；若只增大气体速度 v，发电导管产生的电动势一定增大，故C正确；电动势一定，内阻也一定，当外电阻 R 与电源的内电阻 r 相等时，电源的愉出功率最大；由于不知道 R 与内阻 r 的具体数值，故无法判断增大电阻 R 的阻值时，电阻 R 消耗的电功率变化情况；故D错误。
12. D
【解析】设粒子经电场加速后的速度大小为 v，磁场中圆周运动的半径为 r，电荷量和质量分别为 q 、 m，打在感光板上的距离为 S。
根据动能定理，得：
qU=12mv2
解得：v=2qUm
由 qvB=mv2r
解得：r=mvqB=1B2mUq
则 S=2r=2B2mUq
得到：qm=8UBS2
由图，Saqbqb
而 a 的质量可能大于 b 的质量，a 的电荷量可能大于 b 的电荷量，故A错误，B错误，D正确；
周期 T=2πmqB，因此它们的运动时间是周期的一半，
由于 qama>qbqb，所以 a 运动的时间小于 b 运动的时间，故C错误。
13. C
【解析】粒子所受的洛伦兹力与电场力大小相等、方向相反方可通过平行金属板，若粒子带正电，通过左手定则判断洛伦兹力的方向向上，电场力向下，电场方向竖直向下，满足的条件应是：a 板带正电；粒子所受洛伦兹力与电场力相等：qv0B=qE=qUd 得：E=Bv0；U=Bv0d；又 Q=CU=CBv0d，故A 、B错误，C正确；
若该粒子带正电，且速度增加，洛伦兹力增加，则粒子向上偏转，随速度的变化，洛伦兹力变化，可知粒子做曲线运动，但不是匀加速曲线运动，故D错误。
14. A
15. B
【解析】图 A 中两条垂直纸平面的长直导线中通有等大反向的电流，在中垂线上产生的合磁场方向水平向右，带电粒子将沿中垂线做匀速直线运动；
图 B 中等量同种正点电荷在中垂线上的合场强先水平向左后水平向右，带电粒子受力方向不同，粒子不可能做匀速直线运动；
图 C 中粒子运动方向与磁感线平行，粒子做匀速直线运动；
图 D 是速度选择器的原理图，只要 v0=EB，粒子也会做匀速直线运动，故选 B。
第二部分
16. C， D
【解析】交变电场的周期与带电粒子运动的周期相等，带电粒子在匀强磁场中运动的周期 T=2πmBq，与粒子的速度无关，所以加速后，交变电场的周期不需改变，不同的带电粒子，在磁场中运动的周期不等，所以加速不同的带电粒子，一般要调节交变电场的频率，故A错误，D正确，根据 qvB=mv2R，解得 v=qBRm，带电粒子射出时的动能 Ek=12mv2=q2B2R22m，与加速的电压无关，与磁感应强度 B 的大小及半径 R 有关，故B错误，C正确。故选CD。
17. C， D
18. A， B
【解析】正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器，根据左手定则判断可知，离子受的洛伦兹力方向向上，电场力方向向下，此时洛伦兹力与电场力二力平衡，应该有：即 v0B=E。
若改为电荷量 +2q 的离子，根据平衡条件得：qv0B=qE，即 v0B=E，该等式与离子的电荷量无关，所以离子仍沿直线运动，故A正确；
若速度变为 2v0，洛伦兹力增大为原来的 2 倍，而离子受的洛伦兹力方向向上，电场力不变，所以离子将向上偏转，故B正确；
若改为电荷量 −q 的离子，根据左手定则判断可知，离子受的洛伦兹力方向向下，电场力方向向上，由于 qv0B=qE，此时洛伦兹力与电场力仍然平衡，所以负离子不偏转，仍沿直线运动；如果从右侧飞入，电场力与洛伦兹力同方向，不可能平衡，故不能沿着直线运动，故C错误，D错误。
19. A， C
【解析】根据 qvB=mv2R，得 v=qBRm。两粒子的比荷 qm 相等，所以最大速度相等，故A正确；
最大动能 Ek=12mv2=q2B2R22m，两粒子的比荷 qm 相等，但质量不等，所以最大动能不等，故B错误；
带电粒子在磁场中运动的周期 T=2πmBq=1f，两粒子的比荷相等，所以周期和频率相等，故C正确；
根据 Ek=12mv2=q2B2R22m，知仅增大高频电源的频率不能增大粒子动能，故D错误。
20. B， D
【解析】由 qvB=mv2R，解得 v=qBRm。
则动能 Ek=12mv2=q2B2R22m，知动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和 D 形盒的半径有关，增大磁感应强度和 D 形盒的半径，可以增加粒子的动能。故BD正确，AC 错误。
21. A， D
【解析】根据周期公式 T=2πmqB 知，粒子的回旋的周期不变，与粒子的速度无关，所以 t4−t3=t3−t2=t2−t1，故A正确；
交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于 2(tn−tn−1)，故B错误；
根据半径公式，r=mvqB 知，v=qBrm，则粒子的最大动能 Ek=12mv2=q2B2r22m，与加速的次数无关，与 D 形盒的半径以及磁感应强度有关，故C错误，D正确。
22. A， C
【解析】由洛伦兹力提供向心力得：qvB=mv2r
得 v=qBrm，
当 r=R 时，v 最大，v=qBRm，由此可知质子的最大速度只与粒子本身的荷质比，加速器半径，和磁场大小有关，与加速电压无关，若只增加 D 形盒半径 R，则质子获得的最大速度一定增大，故A正确，B错误；
若只将加速电压提高，则质子在 D 型盒缝隙中运动的速度变大，则将质子加速到最大速度所用时间变短，故C正确；
此加速器加速电场周期 T=2πmqB，加速 α 粒子时 T=4πmqB，两个周期不同，不能加速 α 粒子，故D错误。
23. A， D
24. A， B
【解析】对整体受力分析，如图所示：
AD选项：整体竖直方向由平衡条件得：N=(m甲+m乙)g+F洛，F洛 增大，N 增大，所以乙对地面的压力增大，同理得甲对乙的压力变大，故A正确，故D错误；
BC选项：对整体，由于 F 一定，根据牛顿第二定律得，加速度 a 不变，对甲研究得到，F−f甲=m甲a，则得到 f甲 不变，即乙对甲地摩擦力保持不变，甲对乙的摩擦力保持不变，故B正确，故C错误。
25. A， C
【解析】粒子在电场中运动只受电场力作用，故加速度相等，那么，粒子第一次穿过 MN 时的竖直分速度相同 vy，水平速度不变，分别为 v0，2v0；粒子在磁场中运动只受洛伦兹力作用，故粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力做向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB，粒子在磁场中做圆周运动的周期：T=2πrv=2πmqB；根据圆周运动规律可得：粒子转过的圆心角为 360∘−2arctanvyvx，故粒子 A 转过的中心角比粒子 B 小，又有周期相等，故 tA26. A， B
【解析】若 P 初速度方向与磁场方向相互垂直，重力和电场力抵消，仅受洛伦兹力，故 P 做匀速圆周运动，故A正确；若 P 初速度方向与磁场平行，不受洛伦兹力，重力和电场力抵消，P 受力平衡，所以可以做匀速直线运动，故B正确；若仅撤去磁场，P 受力一定平衡，故只能做匀速直线运动，故C错误；仅撤去电场，油滴受重力有竖直向下速度，油滴受洛伦兹力，速度改变，洛伦兹力方向随速度方向的变化而变化，不可能做匀加速直线运动，故D错误。所以AB正确，CD错误。
27. B， D
【解析】定向移动的电子受到洛伦兹力发生偏转，在上下表面间形成电势差，最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，故A错误；
由图，磁场方向向里，电流方向向右，则电子向左移动，根据左手定则，电子向上表面偏转，则上表面得到电子带负电，那么下表面带上正电，所以电压表的“+”接线柱接下表面，故B正确；
根据电场力与洛伦兹力平衡，则有：eUHd=eBv，解得：UH=Bdv，则金属导体的厚度 d 越大，UH 越大，故C错误；
根据 eUHd=eBv，再由 I=neSv=nebdv，得导体单位体积内的自由电子数为：n=BIebUH，故D正确。
28. B， C
【解析】无论粒子带何种电荷，由于电场力与洛伦兹力都是方向相反的，而动能减少说明电场力做了负功，即电场力小于洛伦兹力，粒子向洛伦兹力的方向偏转了。所以要使动能减小，必然增大磁场力或减小电场力；
仅增大粒子所带的电荷量，则电场力与磁场力同时增大，不符合上面分析，故A错误；
增大速度，则磁场力增大，而电场力不变，符合上面分析，故B正确；
只增大磁感应强度，即增大了洛伦兹力，符合上面的分析，故C正确；
保持金属极板所带电荷量不变，增大两极板间的距离，根据电场强度公式 E=4πkQɛs，可知，电场强度不变，则电场力也不变，故D错误。
第三部分
29. B， C， D
【解析】A选项：由于带电粒子从 d 点运动到 e 点，向右偏转，故粒子带负电，故A错误；
B选项：由几何关系可知，粒子从 e 点进入电场时速度方向垂直于 bc，又因为电场方向平行于 bc，因此从 e 点到 b 点的运动为类平抛运动。所以粒子受力方向为 c 指向 b。而粒子带负电，故电场方向由 b 指向 c，故B正确；
C选项：粒子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功；粒子从 e 点到 b 点做类平抛运动，速度偏转角的正切值为位移偏转正切值的 2 倍，其大小为 2，所以 b 点速度 vb=v2+(2v)2，所以 b 、 d 两点的动能之比为 5:1，故C正确；
D选项：带电粒子从 d 点运动到 e 点偏转了 90∘，设其半径为 R，则其运动时间为 t1=14⋅2πRv0=πR2v0。在电场中运动时，由类平抛运动规律可得 v0t2=R，故 t2=Rv0。因此 t1t2=π2，故D正确。
30. A， B， C
【解析】粒子开始受到电场力作用开始向下运动，在运动过程中受洛伦兹力作用，知电场力方向向下，则离子带正电，故A正确；
根据动能定理知，洛伦兹力不做功，在 A 到 B 的过程中，动能变化为零，则电场力做功为零，A 、 B 两点等电势，因为该电场是匀强电场，所以 A 、 B 两点位移同一高度；故B正确；
根据动能定理得，离子运动到 C 点电场力做功最大，则速度最大，故C正确；
只要将离子在 B 点的状态与 A 点进行比较，就可以发现它们的状态（速度为零，电势能相等）相同，如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域，离子就将在 B 之右侧重现前面的曲线运动，因此，离子是不可能沿原曲线返回 A 点的。如图所示，故D错误。