【知识点解析】
1. **洛伦兹力与电场力**:题目中提到质子在电场和磁场中沿y轴正方向以速度v匀速运动。根据洛伦兹力公式,质子所受的洛伦兹力为\( F_B = qvB \),其中q是质子的电荷量,v是速度,B是磁场强度。因为质子在匀速直线运动,所以洛伦兹力必须被电场力抵消,即\( F_E = F_B \),即电场力\( F_E = evB \)。质子在电场中受到的电场力方向与电场方向相反,因此电势能不变,沿z轴方向电势如何变化无法从题目中直接得出。
2. **回旋加速器原理**:回旋加速器是利用电场加速带电粒子,然后在磁场中使其做圆周运动。由于α粒子的质量是质子的四倍,当外加磁场固定时,α粒子加速到的速度是质子的一半,因此选项C是正确的。
3. **粒子在电场和磁场中的运动**:粒子在正交的电场和磁场中做匀速圆周运动,表明粒子所受电场力与磁场力平衡。由于粒子带电性质未知,我们只能根据运动方向来判断。逆时针运动表明粒子受到的洛伦兹力向左,因此粒子带负电,故选项C正确。
4. **洛伦兹力平衡**:小球在磁场中静止,说明洛伦兹力与重力平衡。设磁场垂直于纸面向里,小球带正电,则洛伦兹力方向向上,要使小球静止,磁场必须向右运动,产生一个向下的附加洛伦兹力,使得总洛伦兹力与重力平衡。所以选项A正确。
5. **电磁血流计**:血流中的离子在磁场中受到洛伦兹力,同时在电场中受到电场力,当两者平衡时,电极间有微小电势差。根据洛伦兹力公式和电势差,可以计算出血流速度。血流速度\( v \)与电势差\( U \)、电极间距\( l \)、磁感应强度\( B \)及电荷量\( q \)的关系为\( v = \frac{U}{Blq} \)。这里血流速度为1.3 m/s,电极a、b之间的电势差为正,说明正离子向b移动,因此a正、b负,选项A正确。
6. **磁场变化引起电磁力**:当磁场变化时,根据楞次定律,导体环会感应出电流以产生反向磁场来抵抗原磁场的变化。如果导体环受到向上的磁场力,说明原磁场在减弱,对应图线中磁场随时间减小的图线。
7. **电磁感应中的感应电流**:当直角三角形导线框以恒定速度穿过磁场时,根据法拉第电磁感应定律,感应电流与磁通量的变化率有关。选项中,只有图线D表示磁通量随时间线性减小,这会导致导线框中感应电流随时间线性增加,直到离开磁场区域后电流消失。
8. **洛伦兹力与安培力**:洛伦兹力始终垂直于运动方向和磁场方向,不会做功,因此不改变速度和动能,选项B正确。安培力是大量电荷受到的洛伦兹力的宏观表现,总是垂直于直导线与磁场方向所确定的平面,选项C正确。洛伦兹力只作用于单个粒子,选项A错误。磁场变化引起安培力,安培力可能导致物体形状改变,选项D中的描述并不全面,因为只考虑了安培力对闭合电路的影响,忽略了对外电路的影响。
9. **带电粒子在复合场中的运动**:电子在电场和磁场共存的区域内,若能沿水平方向向右做直线运动,说明电场和磁场的合力为零,或者电场和磁场方向与电子速度方向垂直。由于电子带负电,如果电场和磁场方向相互垂直且指向合适,可以实现这个条件。
10. **电磁感应现象**:螺线管B中的电流减小,意味着磁通量减小,根据楞次定律,闭合环A中的感应电流方向将试图保持磁通量不变,即产生与原磁场方向相反的磁场,从而导致环A有扩张的趋势,选项B正确。
11. **电磁感应与感应电流方向**:导体环B中的感应电流方向与A环转动产生的磁场变化方向有关。若B中的感应电流方向如图所示,说明A环产生的磁场在增加,而感应电流方向与A环转动方向相反,表明A环可能带正电且转速增大,选项B正确。
12. **平行导线间的互感现象**:两圆环相距d,若圆环A电流变化,会在B环中产生感应电流。根据法拉第电磁感应定律,感应电流的方向取决于A环中电流变化的速率和方向。题目中并未给出具体电流变化情况,无法确定A环的电荷性质和转速增减。
以上是基于给定内容解析的物理知识点,主要涉及电场、磁场、洛伦兹力、电磁感应、回旋加速器原理、电势差与血流速度的关系等。