高考物理一輪復習精講精析(48)

1、高考物理一輪復習精講精析第八章第四講一、選擇題1設回旋加速器中的勻強磁場的磁感應強度為B，粒子的質量為m，所帶電荷量為q，剛進入磁場的速度為v0，回旋加速器的最大半徑為R，那么兩極間所加的交變電壓的周期T和該粒子的最大速度v分別為() AT，v不超過BT，v不超過CT，v不超過DT，v不超過答案A解析粒子做勻圓周運動周期為T，故電源周期須與粒子運動周期同步，粒子的最大速度由最大半徑R決定 2(2009·廣東)右圖是質譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片

2、A1A2.平板S下方有強度為B0的勻強磁場下列表述正確的是()A質譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質比越小答案ABC解析本題考查質譜儀的工作原理，質譜儀是分析同位素的重要工具，A正確；由左手定則可判磁場方向垂直紙面向外，EqqvB，v，所以B、C正確；，r越小，其荷質比越大，D項錯3隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展，大型化工廠已越來越多，環(huán)境污染也越來越嚴重為減少環(huán)境污染，技術人員在排污管末端安裝了如圖所示的流量計該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口在垂直于上下底面方向

3、加磁感應強度為B的勻強磁場，在前后兩個內側面分別固定有金屬板作為電極污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內排出的污水體積)，下列說法中正確的是()A若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高B若污水中負離子較多，則前表面比后表面電勢高C污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與U成正比答案D解析由左手定則可判斷出，正離子受到的洛倫茲力使其向后表面偏轉聚集而導致后表面電勢升高，同理負離子較多時，負離子向前表面偏轉聚集而導致前表面電勢較低，故A、B均錯；設前后表面的最高電壓為U，則qvB.所以UvBb，所以U與離子濃度無關，C錯；因

4、Qvbc，而UvBb，所以Q，D對4(2009·蘇中四市統(tǒng)測)如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置，其核心部分是兩個D型金屬盒，置于勻強磁場中，兩盒分別與高頻電源相連如果D型金屬盒的半徑為R，垂直D型金屬盒底面的勻強磁場的磁感應強度為B，高頻電源頻率為f，下列說法正確的有()A質子被加速后的最大速度不可能超過2fRB質子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關 C高頻電源只能使用矩形波交變電流，不能使用正弦式交變電流 D不需要改變任何量，這個裝置也能用于加速粒子(電荷量為質子的2倍，質量為質子的4倍)答案AB解析質子在D型金屬盒內做勻速圓周運動的周期T，所加

5、高頻交變電流的頻率f，所以質子的最大速度vmR2fR，A項正確；由vm2fR可知，質子被加速的最大速度與加速電場的電壓大小無關，與交變電流的波形無關，B項正確，C項錯誤；由T可知，被加速粒子運動的周期與粒子的比荷有關，只有在改變高頻交變電流的頻率后才能用于加速粒子，D項錯誤5(2009·濱州)如圖所示是質譜儀工作原理的示意圖帶電粒子a、b經(jīng)電壓U加速(在A點的初速度為零)后，進入磁感應強度為B的勻強磁場做勻速圓周運動，最后分別打在感光板S上的x1、x2處圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則()Aa的質量一定大于b的質量Ba的電荷量一定大于b的電荷量C在磁場中a運動的

6、時間大于b運動的時間Da的比荷大于b的比荷答案D解析設粒子經(jīng)電場加速后的速度為v，由動能定理，有qUmv2，則粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑R，由圖知粒子a的軌跡半徑小于粒子b的軌跡半徑，故<，選項D正確，A、B錯誤；粒子在磁場中的運動時間t，結合上式，有ta<tb，選項C錯誤6圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連帶電粒子在運動中的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示若忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷正確的是()A從Ekt圖可知，要想粒子獲得的最大動能越大，則要求D形盒的面

7、積也越大B在Ekt圖中應有t4t3t3t2t2t1C高頻電源的變化周期應該等于tntn1D從Ekt圖可知，粒子加速次數(shù)越多，粒子的最大動能一定越大答案AB解析由帶電粒子在磁場中的周期T可知B正確；粒子運動一周的時間為2(tntn1)，故C錯；由Rm可知，帶電粒子的最大動能與D形盒的半徑有關，故D錯誤；A正確二、非選擇題7豎直放置的半圓形光滑絕緣管道處在如圖所示的勻強磁場中，B1.1T，管道半徑R0.8m，其直徑POQ在豎直線上，在管口P處以2m/s的速度水平射入一個帶電小球(可視為質點)，其電荷量為104C(g取10m/s2)，小球滑到Q處時的速度大小為_；若小球從Q處滑出瞬間，管道對它的彈力

8、正好為零，小球的質量為_答案6m/s1.2×105kg解析小球在管道中受重力、洛倫茲力和軌道的作用力，而只有重力對小球做功，由動能定理得：mg·2Rmvmv，解得vQ6m/s.在Q處彈力為零，則洛倫茲力和重力的合力提供向心力，有qvQBmgm·.解得m1.2×105kg. 8有一回旋加速器，兩個D形盒的半徑為R，兩D形盒之間的高頻電壓為U，偏轉磁場的磁感應強度為B.如果一個粒子(氦原子核)和一個質子，都從加速器的中心開始被加速，試求它們從D形盒飛出時的速度之比答案12解析帶電粒子在D形盒內做勻速圓周運動的向心力是由洛倫茲力提供的，對帶電粒子飛出回旋加速器

9、的最后半圓，根據(jù)第二定律有：qBvm，解得vBR.因為B、R為定值，所以帶電粒子從D形盒飛出的速度與帶電粒子的比荷成正比因粒子的質量是質子的4倍，粒子的電荷量是質子的2倍，故.9串聯(lián)加速器是用來產(chǎn)生高能離子的裝置如圖線框內為其主體的原理示意圖，其中加速管的中部b處有很高的正電勢U.a、c兩端均有電極接地(電勢為零)現(xiàn)將速度很低的負一價碳離子從a端輸入，當離子到達b處時，可被設在b處的特殊裝置將其電子剝離，成為n價正離子，而不改變其速度大小，這些正n價碳離子從c端飛出后進入一與其速度方向垂直的、磁感應強度為B的勻強磁場中，在磁場中做半徑為R的圓周運動已知碳離子的質量m2.0×1026k

10、g，U7.5×105V，B0.5T，n2，基元電荷e1.6×1019C，求R.答案0.75m來源:Z&xx&kaaa解析設碳離子到達b處的速度為v1，從c端射出的速度為v2，由能量關系得mveU，mvmvneU，進入磁場后，碳離子做圓周運動，可得nev2B，由以上三式得R 代入數(shù)據(jù)得R0.75m.10(2009·合肥市一模)質譜儀可測定同位素的組成現(xiàn)有一束一價的鉀39和鉀41離子經(jīng)電場加速后，沿著與磁場和邊界均垂直的方向進入勻強磁場中，如圖所示測試時規(guī)定加速電壓大小為U0，但在實驗過程中加速電壓有較小的波動，可能偏大或偏小U.為使鉀39和鉀41打在

11、照相底片上的區(qū)域不重疊，U不得超過多少？(不計離子的重力)答案U0 解析設加速電壓為U，磁場的磁感應強度為B，電荷的電荷量為q、質量為m，運動半徑為R，則由qUmv2qvBm解得R由此式可知，在B、q、U相同時，m小的半徑小，所以鉀39半徑小，鉀41半徑大；在m相同時，U大半徑大設：鉀39質量為m1，電壓為U0U時，最大半徑為R1；鉀41質量為m2；電壓為U0U時，鉀41最小半徑為R2.則R1R2令R1R2，則m1(U0U)m2(U0U)解得：UU0U0U0.11如右圖所示為一種可用于測量電子電荷量e與質量m比值e/m的陰極射線管，管內處于真空狀態(tài)，圖中L是燈絲，當接上電源時可發(fā)出電子，A是中

12、央有小圓孔的金屬板，當L和A間加上電壓時(其電壓值比燈絲電壓大得多)，電子將被加速并沿圖中虛直線所示的路徑到達熒光屏S上的O點，發(fā)出熒光P1、P2為兩塊平行于虛直線的金屬板，已知兩板間距為d，在虛線所示的圓形區(qū)域內可施加一勻強磁場，已知其磁感應強度為B，方向垂直紙面向外a、b1、b2、c1、c2都是固定在管殼上的金屬引線E1、E2、E3是三個電壓可調并可讀出其電壓值的直流電源來源:Z&xx&kaaa(1)試在圖中畫出三個電源與陰極射線管的有關引線的連線(2)導出計算e/m的表達式，要求用所測物理量及題給出已知量表示答案(1)略(2)解析(1)各電源的連線如右圖所示(2)設加速電

13、壓U2，電子加速后穿過小孔的速度為v，則有mv2eU2施加磁場后，要使電子仍打在O點，應在P1、P2之間加上適當?shù)碾妷篣3，使電子所受的電場力和洛倫茲力平衡，有eeBv由、兩式可解得.12飛行時間質譜儀可以對氣體分子進行分析如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價位的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉控制區(qū)，到達探測器已知元電荷電量為e、a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L.不計離子重力及進入a板時的初速度(1)當a、b間的電壓為U1時，在M、N間加上適當?shù)碾妷篣2，使離子到達探測器請導出離子的全部飛行時間與比荷K(Kne/m)的關系式(2)去掉偏轉電壓U2，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B，若進入a、b間所有離子質量均為m，要使所有的離子能通過控制區(qū)從右側飛出，a、b間的加速電壓U1至少為多少？答案(1)t(2)解析(1)由動能定理：neU1mv2n價正離子在