带电粒子在复合场中的运动
(45分钟 100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题7分，共56分，1～5题为单选题，6～8题为多选题)
1.如图是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
H)和氦核
He)。下列说法正确的是 ( )
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可能不相同
D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
【解析】选A。根据qvB=m
，得v=
。两粒子的比荷
相等，所以最大速度相等，A正确。最大动能Ek=
mv2，两粒子的最大速度相等，但质量不相等，所以最大动能不相等，B错误。带电粒子在磁场中运动的周期T=
，两粒子的比荷相等，所以周期相等，做圆周运动的频率相等。因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，故两次所接高频电源的频率相同，C错误。由Ek=mv2=
可知，粒子的最大动能与加速电压的频率无关；另外，回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的频率和高频电源的频率相同，否则无法加速，D错误。
2.(2019·天津高考)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的 ( )
A.前表面的电势比后表面的低
B.前、后表面间的电压U与v无关
C.前、后表面间的电压U与c成正比
D.自由电子受到的洛伦兹力大小为
【解析】选D。根据左手定则可知自由电子偏向后表面，元件的后表面带负电，即后表面的电势比前表面的低，A错误；根据稳定时自由电子所受的电场力与洛伦兹力平衡，即e
=evB得U=Bva，所以选项B、C均错误；自由电子受到的洛伦兹力与所受电场力大小相等，即F=evB=e，D正确。
