题目内容
16．
如图是质谱仪工作原理的示意图．初速度为零的带电粒子a、b（不计重力）在A点经电压U加速后，进人磁感应强度为B的匀强磁场作匀速圆周运动，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的质量一定大于b的质量 | |
| B． | a的电荷量一定大于b的电荷量 | |
| C． | a的比荷（$\frac{q}{m}$）大于b的比荷 | |
| D． | a在磁场中运动的时间大于b在磁场中运动的时间 |
分析 带电粒子先在匀强电场中做匀加速直线运动，再进入磁场做匀速圆周运动，轨迹为半圆，本题动能定理和牛顿第二定律求解．
解答 解：A、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x．
根据动能定理，得：qU=$\frac{1}{2}$mv2，
v=$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$
由qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，
r=$\frac{mv}{qB}$=$\frac{1}{B}\sqrt{\frac{2mU}{q}}$
则：x=2r=$\frac{2}{B}\sqrt{\frac{2mU}{q}}$
得到：$\frac{q}{m}$=$\frac{8U}{B{x}^{2}}$
由图，x1＜x2，U、B相同，则$\frac{{q}_{a}}{{m}_{a}}$＞$\frac{{q}_{b}}{{m}_{b}}$；
而a的质量可能大于b的质量，也可能小于b的质量；a的电荷量可能大于b的电荷量，也可能小于b的电量，故C正确，AB错误；
D、粒子在磁场中运动的时间都是半个周期，则：t=$\frac{1}{2}$T=$\frac{πm}{qB}$，由于$\frac{{q}_{a}}{{m}_{a}}$＞$\frac{{q}_{b}}{{m}_{b}}$，所以a在磁场中运动的时间小于b在磁场中运动的时间．故D错误．
故选：C．
点评 本题属于带电粒子在组合场中运动问题，电场中往往用动能求速度，磁场中圆周运动处理的基本方法是画轨迹．
练习册系列答案
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6．下列物理现象中，可以用牛顿第一定律解释的是（ ）
| A． | 必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来 | |
| B． | 物体如果向正北方向运动，其受外力方向必须指向正北 | |
| C． | 如果没有外力作用，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向 | |
| D． | 力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因 |
质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，如图所示，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外．一束电荷电量相同、质量不同的带正电的粒子，沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线匀速穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为△x，粒子所带电荷量为q，且不计重力，求：
11．下面说法中正确的是（ ）
| A． | 周期性变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 | |
| B． | 周期性变化的磁场能够在周围空间产生稳定的电场 | |
| C． | 周期性变化的电场能够在周围空间产生周期性变化的磁场 | |
| D． | 周期性变化的磁场能够在周围空间产生周期性变化的电场 |
1．
边长为L的正方形线圈A，通有逆时针方向的恒定电流I，用两根轻质绝缘细线静止地悬挂在水平长直导线MN的正下方h处，如图所示．当导线MN中无电流时，两细绳中张力均为T；当通过MN的电流为I1时，两细绳中张力均减为aT（0＜a＜1）；而当通过MN的电流为I2时，细绳中张力恰好为零．已知长直通电导线周围磁场的磁感应强度B与到导线的距离r成反比（即B=k$\frac{I}{r}$，k为常数）．由此可知，MN中的电流方向和电流大小之比I1：I2分别为（ ）
边长为L的正方形线圈A，通有逆时针方向的恒定电流I，用两根轻质绝缘细线静止地悬挂在水平长直导线MN的正下方h处，如图所示．当导线MN中无电流时，两细绳中张力均为T；当通过MN的电流为I1时，两细绳中张力均减为aT（0＜a＜1）；而当通过MN的电流为I2时，细绳中张力恰好为零．已知长直通电导线周围磁场的磁感应强度B与到导线的距离r成反比（即B=k$\frac{I}{r}$，k为常数）．由此可知，MN中的电流方向和电流大小之比I1：I2分别为（ ）| A． | 向左，1+a | B． | 向右，1+a | C． | 向左，1-a | D． | 向右，1-a |
如图为电流天平，可用于测定匀强磁场的磁感应强度．在天平的右端挂有一矩形线圈，设其匝数n=10匝，底边bc长L=20cm，放在垂直于纸面向外的待测匀强磁场中，且线圈平面与磁场垂直．当线圈中通入如图方向的电流I=50mA时，调节砝码使天平平衡．若保持电流大小不变，使电流方向反向，则要在天平右盘加质量m=8.2g的砝码，才能使天平再次平衡（g=10m/s2）．求：
5．
如图所示，一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流，放在粗糙导轨上处于静止状态，垂直于导体棒的匀强磁场磁感应强度为B，B的方向与竖直方向成θ角．下列说法中正确的是（ ）
如图所示，一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流，放在粗糙导轨上处于静止状态，垂直于导体棒的匀强磁场磁感应强度为B，B的方向与竖直方向成θ角．下列说法中正确的是（ ）| A． | 导体棒受到安培力大小为BIL sinθ | |
| B． | 导体棒对轨道压力大小为mg-BIL sinθ | |
| C． | 导体棒受到导轨摩擦力为BIL cosθ | |
| D． | 导体棒受到导轨摩擦力为μ（mg-BILsinθ） |
17．质点做直线运动的位移x与时间关系为x=10t-t2（各物理量均采用国际单位制），则该质点（ ）
| A． | 任意1 s内速度增加了2 m/s | B． | 前2 s内的平均速度是8 m/s | ||
| C． | 任意相邻的1 s内位移差都是2 m | D． | 第1 s内的位移是6 m |