人教版选择性必修二 1.2 磁偏转原理及应用专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 1.2 磁偏转原理及应用专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-06 08:34:37 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第一章磁偏转原理及应用专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 显像管的工作原理图如图所示，图中阴影区域没有磁场时，从电子枪发出的电子打在荧光屏正中的点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的点，阴影区域所加磁场的方向是( )
A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 垂直于纸面向内 D. 垂直于纸面向外
2. 如图所示，电视显像管中有一个电子枪，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．在偏转线圈处有垂直于纸面的磁场和平行于纸面方向竖直的磁场，就是靠这样的磁场来使电子束偏转，使整个荧光屏发光．经检测仅有一处故障：磁场不存在，则荧光屏上：
A. 不亮 B. 仅有一个中心亮点 C. 仅有一条水平亮线 D. 仅有一条竖直亮线
3. 如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束垂直纸面向内射向点的电子将
A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向右偏转 D. 向左偏转
4. 空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面平面向里，电场的方向沿轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是( )
A. B.
C. D.
5. 有关磁现象及应用下列说法正确的是( )
A. 具有吸引铁、铜、铝等金属的性质称之为磁性
B. 库仑发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁之间的关系
C. 磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的
D. 电视机中的显像管和示波器中的示波管都是利用带电粒子在磁场中的偏转做成的
6. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节，下列操作中电子束轨迹的半径一定增大的是
A. 仅提高电子枪加速电压 B. 仅增大励磁线圈中电流
C. 提高电子枪的加速电压同时增大励磁线圈中电流 D. 降低电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中电流
7. 图为显像管原理示意图，电子束经电子枪加速后，进入偏转磁场偏转．不加磁场时，电子束打在荧光屏正中的点．若要使电子束打在荧光屏上位置由逐渐向移动，则( )
A. 在偏转过程中，洛伦兹力对电子束做正功
B. 在偏转过程中，电子束做匀加速曲线运动
C. 偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大
D. 偏转磁场的方向应垂直于纸面向内
8. 如图所示，氕、氘、氚三种核子分别从静止开始经过同一加速电压图中未画出加速，再经过同一偏转电压偏转，后进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，氕的运动轨迹如图。则氕、氘、氚三种核子射入磁场的点和射出磁场的点间距最大的是( )
A. 氕
B. 氘
C. 氚
D. 无法判定
9. 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面．不加磁场时，电子束将通过磁场中心点而打到屏幕上的中心，加磁场后电子束偏转到点外侧．现要使电子束偏转回到点，可行的办法是( )
A. 增大加速电压 B. 增加偏转磁场的磁感应强度
C. 将圆形磁场区域与屏幕间距离增大些 D. 将圆形磁场的半径增大些
10. 北京正负电子对撞机是我国第一台高能加速器，由长的直线加速器、周长的储存环等几部分组成，外型像一只硕大的羽毛球拍，如图所示。
电子束被加速到时，轰击一个约厚的钨靶，产生正负电子对，将正电子聚焦、收集起来加速，再经下一个直线加速器加速到约。需要加速电子时，则把钨靶移走，让电子束直接经过下一个直线加速器进行加速，使其获得与正电子束相同的能量。
正、负电子束流分别通过不同的路径注入到储存环中，在储存环的真空盒里做回旋运动。安放在真空盒周围的各种高精密电磁铁将正、负电子束流偏转、聚焦，控制其在环形真空盒的中心附近；速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射。通过微波不断地给正、负电子束补充能量；当正、负电子束流被加速到所需要的能量时，正、负电子束流就可以开始对撞，安放在对撞点附近的北京谱仪开始工作，获取正、负电子对撞产生的信息，进一步认识粒子的性质，探索微观世界的奥秘。下列说法正确的是( )
A. 该装置中正、负电子同时在直线加速器中加速
B. 正负电子发生对撞前，为了增大碰撞概率，可利用磁场对其偏转、聚焦
C. 正、负电子离开直线加速器之后，各自所需偏转磁场的方向相反
D. 储存环中的正、负电子所受洛伦兹力不做功，所以正负电子能量不会衰减
二、填空题（本大题共2小题，共28.0分）
11. 如图为电磁流量计的示意图，圆管用非磁性材料制成，匀强磁场方向如图所示。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上、两点间的电势差就可以知道管中液体的流量单位时间内流过管道横截面的液体体积。已知圆管直径为，磁感应强度为，设管中各处液体的流速相同。可推得：与的比例系数为______，与的关系式为：______。
12. 图示为电视机显像管原理图，没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的点．加上偏转磁场由偏转线圈产生后，电子束在竖直方向上偏离中心打在荧光屏的点，则所加偏转磁场的方向为垂直纸面向______ 填“内”或“外”．
三、计算题（本大题共1小题，共12.0分）
如图所示，在的区域内存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，在的区域内存在垂直轴方向的匀强电场图中未画出，从原点沿轴正方向发射的粒子刚好从磁场右边界上点离开磁场进电场，经电场偏转后到达轴上的点，到点速度恰好沿轴正方向，已知粒子质量为，电荷量为，不计粒子重力，求：
粒子经过点的速度大小和方向；
电场强度的大小和方向；
粒子从点运动到点所用时间。
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：根据左手定则可以得知，电子开始上偏，故磁场的方向垂直纸面向外。
故选：。
电子在磁场中受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可以判断磁场的方向。
本题就是对洛伦兹力的考查，掌握住左手定则即可解决本题。注意电子带负电，故四指应指向运动的反方向。
2.【答案】
【解析】解：由图可知，电子运动的方向向右，则等效电流的方向向左；当磁场 不存在，只存在平行纸面上下的磁场时，根据左手定则可知，电子只受到与垂直的垂直于纸面向里或垂直于纸面向外的洛伦兹力的作用，则电子打在荧光屏上的点是沿水平方向的线，则荧光屏上仅有一条水平亮线。故C正确，ABD错误。
故选：。
阴极发射出的电子，经电场加速后进入磁场偏转。若偏转线圈中无磁场，不受洛伦兹力，电子将不偏转；根据左手定则判断磁场的方向。
本题就是对洛伦兹力的考查，关键要掌握住左手定则即可解决本题。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了判断电子的偏转方向问题，应用安培定则与左手定则即可正确解题，应用左手定则解题时要注意电子带负电。
【解答】
由安培定则可知，线圈在纸面内中心点的磁场方向向下，由左手定则可知电子将向右偏转，故C正确，ABD错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：原来静止的带正电的粒子在坐标原点因受沿轴正方向的电场力而沿轴正方向运动，磁场的方向垂直于纸面平面向里，根据左手定则可知，粒子沿轴正方向运动的同时还受到了顺着运动方向看去向左的洛伦兹力，带电粒子刚开始运动的瞬间向轴负方向偏转，故AC错误。
带电粒子在运动的过程中受电场力和洛伦兹力，电场力做正功，洛伦兹力时刻与速度方向垂直不做功。在平面内电场的方向沿轴正方向，轴为匀强电场的等势面，带电粒子从开始运动到再次回到轴时，电场力做功为零，洛伦兹力不做功。根据动能定理知，带电粒子再次回到轴时的速度为零，随后受电场力作用重复向第二象限偏转，故B正确，D错误。
故选B。
带正电的粒子在电、磁场中运动，根据受力情况分析粒子的运动情况，根据动能定理判断粒子动能变化。
本题考查带电粒子在匀强电、磁场中的运动，首先要明确粒子的运动由受力决定，知道曲线运动合外力特点，会用动能定理分析粒子速度变化。
5.【答案】
【解析】【试题解析】
A.具有吸引铁、钴、镍等金属的性质称之为磁性，故A错误；
B.奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁之间的关系，故B错误；
C.磁偏角的数值在地球上的不同地点是相同的，故C正确；
D.电视机中的显像管和示波器中的示波管分别是利用带电粒子在磁场中的偏转和带电粒子在电场中的偏转做成的，故D错误。
故选C。
本题考查磁性、电流的磁效应、磁偏角以及了解显像管、示波管的基本工作原理，难度不大，为基础题。
6.【答案】
【解析】解：根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理得：
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有：解得：
A、仅提高电子枪加速电压，由可知，电子束径迹的半径一定增大，故A正确；
B、仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度增大，由可知，电子束径迹的半径一定减小，故B错误；
C、增大励磁线圈中的电流，磁感应强度增大，提高电子枪的加速电压同时增大励磁线圈中电流，由可知，电子束径迹的半径不一定增大，故C错误；
D、减小励磁线圈的电流，磁感应强度减小，降低电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中电流，由可知，电子束径迹的半径不一定增大，故D错误；
故选：。
根据动能定理表示出加速后获得的速度，然后根据洛伦兹力提供向心力推导出半径的表达式，根据半径表达式逐项分析答题．
本题考查了粒子在磁场中运动在实际生活中的应用，正确分析出仪器的原理是关键，知道带电粒子在电场中加速而在磁场中偏转做圆周运动，明确半径公式的推导过程和应用．
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据左手定则判断电子所受的洛伦兹力的方向，确定电子的偏转方向．根据半径公式分析磁场强度的变化．本题只要掌握左手定则和半径公式，就能轻松解答．要注意运用左手定则时，四指指向电子运动的相反方向．
【解答】
A.在偏转过程中，洛伦兹力不做功，故A错误；
B.在偏转过程中，加速度的方向要指向圆心，即加速度方向时刻改变，故电子束做变加速曲线运动，故B错误；
电子束打在荧光屏上的之间，即电子受向上偏左的洛伦兹力，由左手定则可知磁场强度垂直纸面向外；
电子束打在荧光屏上的位置由中心逐渐向点移动，穿过磁场时的偏转角增大，所以逐渐减小，则逐渐变大；故C正确D错误；
故选：。
8.【答案】
【解析】解：设核子的质量为，带电量为，偏转电场对应的极板长为，板间距离为，板间电场强度为，进入偏转电场的速度为，进入磁场的速度为，在偏转电场的侧移量为，速度偏转角为。
核子在加速电场运动过程，由动能定理得：
核子在偏转电场做类平抛运动，将运动沿极板方向和垂直极板方向分解。
沿极板方向做匀速直线运动，则有：
沿极板方向做匀加速直线运动，则有：；
由牛顿第二定律得：
联立解得：
，
可见核子在偏转电场的侧移量与速度偏转角均与核子的质量和带电量无关，故三种核子进入磁场的位置和速度方向均相同。
进入磁场的速度：
核子在匀强磁场只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
由几何关系可得，射入磁场的点和射出磁场的点间距为：
联立解得：
氕、氘、氚三种核子的电量相等，氚的质量最大，则氚的射入磁场的点和射出磁场的点间距最大，故C正确，ABD错误。
故选：。
核子在加速电场运动过程，由动能定理求得进入偏转电场的速度。核子在偏转电场做类平抛运动，将运动沿极板方向和垂直极板方向分解。由牛顿第二定律和运动学公式求得在偏转电场的侧移量，速度偏转角，进入磁场的速度为。核子在匀强磁场只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律结合向心力公式求得运动半径，由几何关系可得射入磁场的点和射出磁场的点间距与核子的质量、电荷量的关系式。
本题考查了带电粒子在电场和磁场中运动问题，基础题目。对于粒子在电场中偏转做类抛体运动，应用运动的合成与分解解答；对于带电粒子在匀强磁场只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，依据题意作出粒子运动轨迹图是解题的前提，根据几何关系求得运动半径和轨迹圆心角是解题关键。
9.【答案】
【解析】解：电子在加速电场中：根据动能定理得
，得到
电子进入磁场过程：由得，电子的轨迹半径为
设磁场的半径为，电子经过磁场后速度的偏向角为，根据几何知识得：；
A、增大加速电压时，由上可知，增大，减小，可使电子束偏转回到点。故A正确。
B、增加偏转磁场的磁感应强度时，减小，增大，电子向上偏转，不能使电子束偏转回到点。故B错误。
C、将圆形磁场区域向屏幕增大些时，电子的偏向角不变，根据几何知识可知，不能使电子束偏转回到点。故C错误。
D、将圆形磁场的半径增大些时，不变，增大，电子向上偏转，不能使电子束偏转回到点。故D错误。
故选：。
由动能定理得到电子获得的速度与加速电压的关系．电子进入磁场后由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得到半径与速度的关系，联立得到半径与加速的电压的关系．根据几何知识分析得知，要使电子束偏转回到点，要减小电子经过磁场后的偏转角度，由电子的轨迹半径与磁场半径的关系分析所采用的方法．
带电粒子的加速过程，根据动能定理求粒子得到的速度，带电粒子在磁场中根据牛顿第二定律求半径，由几何知识分析偏转角度，都是基本的思路．
10.【答案】
【解析】解：、根据题意，正电子聚焦、收集起来后加速到储存环，而负电子在没有钨靶的情况下经过下一个加速度器加速到与正电子速度一样，所以正、负电子不同时在直线加速器中加速，故A错误；
B、使得正负电子束聚焦在真空盒中心附近，是通过电磁铁产生的磁场，故B正确；
C、由正、负电子离开直线加速器之后进入同一个储存器，且实现对撞，所以应该是同一磁场方向而运动速度方向相反，故C错误；
D、由于每沿圆弧轨道切线，光速的电子都会发出电磁辐射，给正、负电子束补充能量，所以电子的能量会降低，正负电子能量会增加，故D错误；
故选：。
了解北京正负电子对撞机直线加速器的原理是将电子束加速到时，轰击钨靶产生正负电子，其中正电子聚焦、收集起来后加速到储存环，负电子在没有钨靶的情况下经过下一个加速度器加速到与正电子速度一样；正负电子束流注入到储存环中，在储存环的真空盒里做回旋运动，通过高精密电磁铁将正、负电子束流偏转、聚焦，控制其在环形真空盒的中心附近；速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射。通过微波不断地给正、负电子束补充能量，电子的能量会降低。
本题考查了电磁复合场问题，但是出题是以信息的形式出现，与现实生活很接近，难度也会相对来说比较难，难点在于理解。
11.【答案】
【解析】解：流量是指单位时间流过横截面的体积，即
则与的比例系数为：；
导电液体流过磁场区域稳定时，电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡，则有
解得：
则流量为：
故答案为：；
理解流量的概念并写出与的关系，由此得出两者的比例系数；导电液体稳定时电场力等于洛伦兹力，由此列等式得出的表达式。
本题主要考查了带电粒子在电场和磁场中的运动，理解流量的概念，根据导电液体稳定时洛伦兹力和电场力的等量关系完成解答。
12.【答案】外
【解析】解：带负电的电子向右运动，根据左手定则可以得知，电子开始上偏，故磁场的方向垂直纸面向外
故答案为：外
粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可以判断磁场的方向
本题就是对洛伦兹力的考查，掌握住左手定则即可解决本题．在解答的过程中要注意电子带负电，电子运动的方向与电流的方向相反
13.【答案】解：带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，粒子在磁场中运动的轨迹如图所示。
设粒子经过点的速度大小为，在磁场中的轨迹半径为，根据几何关系有：
，
解得：，
在磁场中由洛伦兹力提供向心力得：
解得：
由几何关系可得粒子经过点的速度方向与方向夹角等于
粒子在匀强电场中做类斜抛运动，沿方向做匀速直线运动，沿方向做匀减速直线运动，到达点时沿轴的速度为零。
由牛顿第二定律得：
沿轴方向由运动学公式可得：
解得电场强度的大小：
在磁场中粒子顺时针偏转，由左手定则可知粒子带负电，在电场中沿方向做匀减速直线运动，电场力沿方向，可知电场强度的方向沿方向。
粒子在磁场中的运动周期为：
粒子在磁场中的运动轨迹的圆心角为
粒子在磁场中的运动时间：
粒子在匀强电场中沿方向有：
解得：
粒子从点运动到点所用时间：
答：粒子经过点的速度大小为，方向与方向夹角为；
电场强度的大小为和方向沿方向；
粒子从点运动到点所用时间为。
【解析】带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，画出其运动轨迹图，由几何关系求得运动半径，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解速度大小，由几何关系求解速度方向；
粒子在匀强电场中做类抛体运动，将此运动沿、轴分解，由牛顿第二定律求得加速度，利用运动学公式解答；
运用粒子在磁场中转过的圆心角，结合周期公式，求解粒子在磁场中运动的时间；由粒子在匀强电场中沿方向做匀减速运动求得在电场中运动时间，两时间之和即为所求。
本题考查了带电粒子在电磁场中运动问题，属于基础题。带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，画出其运动轨迹图，由几何关系求得运动半径，根据牛顿第二定律求解；带电粒子在匀强电场中做类抛体运动，要将运动分解处理。
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 显像管的工作原理图如图所示，图中阴影区域没有磁场时，从电子枪发出的电子打在荧光屏正中的点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的点，阴影区域所加磁场的方向是( )
A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 垂直于纸面向内 D. 垂直于纸面向外
2. 如图所示，电视显像管中有一个电子枪，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．在偏转线圈处有垂直于纸面的磁场和平行于纸面方向竖直的磁场，就是靠这样的磁场来使电子束偏转，使整个荧光屏发光．经检测仅有一处故障：磁场不存在，则荧光屏上：
A. 不亮 B. 仅有一个中心亮点 C. 仅有一条水平亮线 D. 仅有一条竖直亮线
3. 如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束垂直纸面向内射向点的电子将
A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向右偏转 D. 向左偏转
4. 空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面平面向里，电场的方向沿轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是( )
A. B.
C. D.
5. 有关磁现象及应用下列说法正确的是( )
A. 具有吸引铁、铜、铝等金属的性质称之为磁性
B. 库仑发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁之间的关系
C. 磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的
D. 电视机中的显像管和示波器中的示波管都是利用带电粒子在磁场中的偏转做成的
6. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节，下列操作中电子束轨迹的半径一定增大的是
A. 仅提高电子枪加速电压 B. 仅增大励磁线圈中电流
C. 提高电子枪的加速电压同时增大励磁线圈中电流 D. 降低电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中电流
7. 图为显像管原理示意图，电子束经电子枪加速后，进入偏转磁场偏转．不加磁场时，电子束打在荧光屏正中的点．若要使电子束打在荧光屏上位置由逐渐向移动，则( )
A. 在偏转过程中，洛伦兹力对电子束做正功
B. 在偏转过程中，电子束做匀加速曲线运动
C. 偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大
D. 偏转磁场的方向应垂直于纸面向内
8. 如图所示，氕、氘、氚三种核子分别从静止开始经过同一加速电压图中未画出加速，再经过同一偏转电压偏转，后进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，氕的运动轨迹如图。则氕、氘、氚三种核子射入磁场的点和射出磁场的点间距最大的是( )
A. 氕
B. 氘
C. 氚
D. 无法判定
9. 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面．不加磁场时，电子束将通过磁场中心点而打到屏幕上的中心，加磁场后电子束偏转到点外侧．现要使电子束偏转回到点，可行的办法是( )
A. 增大加速电压 B. 增加偏转磁场的磁感应强度
C. 将圆形磁场区域与屏幕间距离增大些 D. 将圆形磁场的半径增大些
10. 北京正负电子对撞机是我国第一台高能加速器，由长的直线加速器、周长的储存环等几部分组成，外型像一只硕大的羽毛球拍，如图所示。
电子束被加速到时，轰击一个约厚的钨靶，产生正负电子对，将正电子聚焦、收集起来加速，再经下一个直线加速器加速到约。需要加速电子时，则把钨靶移走，让电子束直接经过下一个直线加速器进行加速，使其获得与正电子束相同的能量。
正、负电子束流分别通过不同的路径注入到储存环中，在储存环的真空盒里做回旋运动。安放在真空盒周围的各种高精密电磁铁将正、负电子束流偏转、聚焦，控制其在环形真空盒的中心附近；速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射。通过微波不断地给正、负电子束补充能量；当正、负电子束流被加速到所需要的能量时，正、负电子束流就可以开始对撞，安放在对撞点附近的北京谱仪开始工作，获取正、负电子对撞产生的信息，进一步认识粒子的性质，探索微观世界的奥秘。下列说法正确的是( )
A. 该装置中正、负电子同时在直线加速器中加速
B. 正负电子发生对撞前，为了增大碰撞概率，可利用磁场对其偏转、聚焦
C. 正、负电子离开直线加速器之后，各自所需偏转磁场的方向相反
D. 储存环中的正、负电子所受洛伦兹力不做功，所以正负电子能量不会衰减
二、填空题（本大题共2小题，共28.0分）
11. 如图为电磁流量计的示意图，圆管用非磁性材料制成，匀强磁场方向如图所示。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上、两点间的电势差就可以知道管中液体的流量单位时间内流过管道横截面的液体体积。已知圆管直径为，磁感应强度为，设管中各处液体的流速相同。可推得：与的比例系数为______，与的关系式为：______。
12. 图示为电视机显像管原理图，没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的点．加上偏转磁场由偏转线圈产生后，电子束在竖直方向上偏离中心打在荧光屏的点，则所加偏转磁场的方向为垂直纸面向______ 填“内”或“外”．
三、计算题（本大题共1小题，共12.0分）
如图所示，在的区域内存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，在的区域内存在垂直轴方向的匀强电场图中未画出，从原点沿轴正方向发射的粒子刚好从磁场右边界上点离开磁场进电场，经电场偏转后到达轴上的点，到点速度恰好沿轴正方向，已知粒子质量为，电荷量为，不计粒子重力，求：
粒子经过点的速度大小和方向；
电场强度的大小和方向；
粒子从点运动到点所用时间。
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：根据左手定则可以得知，电子开始上偏，故磁场的方向垂直纸面向外。
故选：。
电子在磁场中受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可以判断磁场的方向。
本题就是对洛伦兹力的考查，掌握住左手定则即可解决本题。注意电子带负电，故四指应指向运动的反方向。
2.【答案】
【解析】解：由图可知，电子运动的方向向右，则等效电流的方向向左；当磁场 不存在，只存在平行纸面上下的磁场时，根据左手定则可知，电子只受到与垂直的垂直于纸面向里或垂直于纸面向外的洛伦兹力的作用，则电子打在荧光屏上的点是沿水平方向的线，则荧光屏上仅有一条水平亮线。故C正确，ABD错误。
故选：。
阴极发射出的电子，经电场加速后进入磁场偏转。若偏转线圈中无磁场，不受洛伦兹力，电子将不偏转；根据左手定则判断磁场的方向。
本题就是对洛伦兹力的考查，关键要掌握住左手定则即可解决本题。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了判断电子的偏转方向问题，应用安培定则与左手定则即可正确解题，应用左手定则解题时要注意电子带负电。
【解答】
由安培定则可知，线圈在纸面内中心点的磁场方向向下，由左手定则可知电子将向右偏转，故C正确，ABD错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：原来静止的带正电的粒子在坐标原点因受沿轴正方向的电场力而沿轴正方向运动，磁场的方向垂直于纸面平面向里，根据左手定则可知，粒子沿轴正方向运动的同时还受到了顺着运动方向看去向左的洛伦兹力，带电粒子刚开始运动的瞬间向轴负方向偏转，故AC错误。
带电粒子在运动的过程中受电场力和洛伦兹力，电场力做正功，洛伦兹力时刻与速度方向垂直不做功。在平面内电场的方向沿轴正方向，轴为匀强电场的等势面，带电粒子从开始运动到再次回到轴时，电场力做功为零，洛伦兹力不做功。根据动能定理知，带电粒子再次回到轴时的速度为零，随后受电场力作用重复向第二象限偏转，故B正确，D错误。
故选B。
带正电的粒子在电、磁场中运动，根据受力情况分析粒子的运动情况，根据动能定理判断粒子动能变化。
本题考查带电粒子在匀强电、磁场中的运动，首先要明确粒子的运动由受力决定，知道曲线运动合外力特点，会用动能定理分析粒子速度变化。
5.【答案】
【解析】【试题解析】
A.具有吸引铁、钴、镍等金属的性质称之为磁性，故A错误；
B.奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁之间的关系，故B错误；
C.磁偏角的数值在地球上的不同地点是相同的，故C正确；
D.电视机中的显像管和示波器中的示波管分别是利用带电粒子在磁场中的偏转和带电粒子在电场中的偏转做成的，故D错误。
故选C。
本题考查磁性、电流的磁效应、磁偏角以及了解显像管、示波管的基本工作原理，难度不大，为基础题。
6.【答案】
【解析】解：根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理得：
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有：解得：
A、仅提高电子枪加速电压，由可知，电子束径迹的半径一定增大，故A正确；
B、仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度增大，由可知，电子束径迹的半径一定减小，故B错误；
C、增大励磁线圈中的电流，磁感应强度增大，提高电子枪的加速电压同时增大励磁线圈中电流，由可知，电子束径迹的半径不一定增大，故C错误；
D、减小励磁线圈的电流，磁感应强度减小，降低电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中电流，由可知，电子束径迹的半径不一定增大，故D错误；
故选：。
根据动能定理表示出加速后获得的速度，然后根据洛伦兹力提供向心力推导出半径的表达式，根据半径表达式逐项分析答题．
本题考查了粒子在磁场中运动在实际生活中的应用，正确分析出仪器的原理是关键，知道带电粒子在电场中加速而在磁场中偏转做圆周运动，明确半径公式的推导过程和应用．
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据左手定则判断电子所受的洛伦兹力的方向，确定电子的偏转方向．根据半径公式分析磁场强度的变化．本题只要掌握左手定则和半径公式，就能轻松解答．要注意运用左手定则时，四指指向电子运动的相反方向．
【解答】
A.在偏转过程中，洛伦兹力不做功，故A错误；
B.在偏转过程中，加速度的方向要指向圆心，即加速度方向时刻改变，故电子束做变加速曲线运动，故B错误；
电子束打在荧光屏上的之间，即电子受向上偏左的洛伦兹力，由左手定则可知磁场强度垂直纸面向外；
电子束打在荧光屏上的位置由中心逐渐向点移动，穿过磁场时的偏转角增大，所以逐渐减小，则逐渐变大；故C正确D错误；
故选：。
8.【答案】
【解析】解：设核子的质量为，带电量为，偏转电场对应的极板长为，板间距离为，板间电场强度为，进入偏转电场的速度为，进入磁场的速度为，在偏转电场的侧移量为，速度偏转角为。
核子在加速电场运动过程，由动能定理得：
核子在偏转电场做类平抛运动，将运动沿极板方向和垂直极板方向分解。
沿极板方向做匀速直线运动，则有：
沿极板方向做匀加速直线运动，则有：；
由牛顿第二定律得：
联立解得：
，
可见核子在偏转电场的侧移量与速度偏转角均与核子的质量和带电量无关，故三种核子进入磁场的位置和速度方向均相同。
进入磁场的速度：
核子在匀强磁场只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
由几何关系可得，射入磁场的点和射出磁场的点间距为：
联立解得：
氕、氘、氚三种核子的电量相等，氚的质量最大，则氚的射入磁场的点和射出磁场的点间距最大，故C正确，ABD错误。
故选：。
核子在加速电场运动过程，由动能定理求得进入偏转电场的速度。核子在偏转电场做类平抛运动，将运动沿极板方向和垂直极板方向分解。由牛顿第二定律和运动学公式求得在偏转电场的侧移量，速度偏转角，进入磁场的速度为。核子在匀强磁场只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律结合向心力公式求得运动半径，由几何关系可得射入磁场的点和射出磁场的点间距与核子的质量、电荷量的关系式。
本题考查了带电粒子在电场和磁场中运动问题，基础题目。对于粒子在电场中偏转做类抛体运动，应用运动的合成与分解解答；对于带电粒子在匀强磁场只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，依据题意作出粒子运动轨迹图是解题的前提，根据几何关系求得运动半径和轨迹圆心角是解题关键。
9.【答案】
【解析】解：电子在加速电场中：根据动能定理得
，得到
电子进入磁场过程：由得，电子的轨迹半径为
设磁场的半径为，电子经过磁场后速度的偏向角为，根据几何知识得：；
A、增大加速电压时，由上可知，增大，减小，可使电子束偏转回到点。故A正确。
B、增加偏转磁场的磁感应强度时，减小，增大，电子向上偏转，不能使电子束偏转回到点。故B错误。
C、将圆形磁场区域向屏幕增大些时，电子的偏向角不变，根据几何知识可知，不能使电子束偏转回到点。故C错误。
D、将圆形磁场的半径增大些时，不变，增大，电子向上偏转，不能使电子束偏转回到点。故D错误。
故选：。
由动能定理得到电子获得的速度与加速电压的关系．电子进入磁场后由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得到半径与速度的关系，联立得到半径与加速的电压的关系．根据几何知识分析得知，要使电子束偏转回到点，要减小电子经过磁场后的偏转角度，由电子的轨迹半径与磁场半径的关系分析所采用的方法．
带电粒子的加速过程，根据动能定理求粒子得到的速度，带电粒子在磁场中根据牛顿第二定律求半径，由几何知识分析偏转角度，都是基本的思路．
10.【答案】
【解析】解：、根据题意，正电子聚焦、收集起来后加速到储存环，而负电子在没有钨靶的情况下经过下一个加速度器加速到与正电子速度一样，所以正、负电子不同时在直线加速器中加速，故A错误；
B、使得正负电子束聚焦在真空盒中心附近，是通过电磁铁产生的磁场，故B正确；
C、由正、负电子离开直线加速器之后进入同一个储存器，且实现对撞，所以应该是同一磁场方向而运动速度方向相反，故C错误；
D、由于每沿圆弧轨道切线，光速的电子都会发出电磁辐射，给正、负电子束补充能量，所以电子的能量会降低，正负电子能量会增加，故D错误；
故选：。
了解北京正负电子对撞机直线加速器的原理是将电子束加速到时，轰击钨靶产生正负电子，其中正电子聚焦、收集起来后加速到储存环，负电子在没有钨靶的情况下经过下一个加速度器加速到与正电子速度一样；正负电子束流注入到储存环中，在储存环的真空盒里做回旋运动，通过高精密电磁铁将正、负电子束流偏转、聚焦，控制其在环形真空盒的中心附近；速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射。通过微波不断地给正、负电子束补充能量，电子的能量会降低。
本题考查了电磁复合场问题，但是出题是以信息的形式出现，与现实生活很接近，难度也会相对来说比较难，难点在于理解。
11.【答案】
【解析】解：流量是指单位时间流过横截面的体积，即
则与的比例系数为：；
导电液体流过磁场区域稳定时，电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡，则有
解得：
则流量为：
故答案为：；
理解流量的概念并写出与的关系，由此得出两者的比例系数；导电液体稳定时电场力等于洛伦兹力，由此列等式得出的表达式。
本题主要考查了带电粒子在电场和磁场中的运动，理解流量的概念，根据导电液体稳定时洛伦兹力和电场力的等量关系完成解答。
12.【答案】外
【解析】解：带负电的电子向右运动，根据左手定则可以得知，电子开始上偏，故磁场的方向垂直纸面向外
故答案为：外
粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可以判断磁场的方向
本题就是对洛伦兹力的考查，掌握住左手定则即可解决本题．在解答的过程中要注意电子带负电，电子运动的方向与电流的方向相反
13.【答案】解：带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，粒子在磁场中运动的轨迹如图所示。
设粒子经过点的速度大小为，在磁场中的轨迹半径为，根据几何关系有：
，
解得：，
在磁场中由洛伦兹力提供向心力得：
解得：
由几何关系可得粒子经过点的速度方向与方向夹角等于
粒子在匀强电场中做类斜抛运动，沿方向做匀速直线运动，沿方向做匀减速直线运动，到达点时沿轴的速度为零。
由牛顿第二定律得：
沿轴方向由运动学公式可得：
解得电场强度的大小：
在磁场中粒子顺时针偏转，由左手定则可知粒子带负电，在电场中沿方向做匀减速直线运动，电场力沿方向，可知电场强度的方向沿方向。
粒子在磁场中的运动周期为：
粒子在磁场中的运动轨迹的圆心角为
粒子在磁场中的运动时间：
粒子在匀强电场中沿方向有：
解得：
粒子从点运动到点所用时间：
答：粒子经过点的速度大小为，方向与方向夹角为；
电场强度的大小为和方向沿方向；
粒子从点运动到点所用时间为。
【解析】带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，画出其运动轨迹图，由几何关系求得运动半径，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解速度大小，由几何关系求解速度方向；
粒子在匀强电场中做类抛体运动，将此运动沿、轴分解，由牛顿第二定律求得加速度，利用运动学公式解答；
运用粒子在磁场中转过的圆心角，结合周期公式，求解粒子在磁场中运动的时间；由粒子在匀强电场中沿方向做匀减速运动求得在电场中运动时间，两时间之和即为所求。
本题考查了带电粒子在电磁场中运动问题，属于基础题。带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，画出其运动轨迹图，由几何关系求得运动半径，根据牛顿第二定律求解；带电粒子在匀强电场中做类抛体运动，要将运动分解处理。
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