第八節(jié) 電磁學(xué)儀器-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理專項(xiàng)訓(xùn)練

第八節(jié)電磁學(xué)儀器需要掌握的內(nèi)容1.回旋加速器主要考點(diǎn)?；匦铀倨骺茧妶黾铀俅艌銎D(zhuǎn)。（1）由公式r=mvqB（2）由動(dòng)能定理的到Uq==12mv22-12mv12=12m(v22.質(zhì)譜儀主要考點(diǎn)。質(zhì)譜儀通過速度選擇器以及偏轉(zhuǎn)磁場組成，用于區(qū)分同位素。通過電磁場組成的速度選擇器原理是要求電場力以及洛倫茲力相等，滿足Eq=qBv,推導(dǎo)出v=EB霍爾元件主要考點(diǎn)?；魻栐ㄟ^電磁原理得到電壓與電流之間的關(guān)系（1）判斷電勢(shì)高低。當(dāng)元件為導(dǎo)體時(shí)，載流子為電子帶負(fù)電運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反。當(dāng)元件為半導(dǎo)體時(shí)，載流子為空穴帶正電運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相同。當(dāng)元件為鹽溶液時(shí)，載流子為正負(fù)電荷，正電荷移動(dòng)方向與電流相同，負(fù)電荷移動(dòng)方向與電流方向相反。通過左手定則可以判斷粒子偏轉(zhuǎn)方向。（2）通過Eq=qBv推導(dǎo)出vB=E。其中的E為電場強(qiáng)度用E=Ud4.電磁流量計(jì)主要考點(diǎn)。原件可以得到電壓值與流量值的關(guān)系。（1）判斷電勢(shì)高低。內(nèi)部流動(dòng)的為等離子溶液，含有正負(fù)離子。通過左手定則可以判斷粒子偏轉(zhuǎn)方向。（2）通過Eq=qBv推導(dǎo)出vB=E。其中的E為電場強(qiáng)度用E=Ud5磁流體發(fā)電機(jī)主要考點(diǎn)。等離子溶液流過原件可以提供電動(dòng)勢(shì)，作為電路中的電源。（1）通過Eq=qBv推導(dǎo)出vB=E。其中的E為電場強(qiáng)度用E=Ud（2）有電流在溶液中流動(dòng)時(shí)會(huì)受到磁場的安培力作用，速度會(huì)減慢，溶液的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。經(jīng)典習(xí)題多選題1．如圖所示，甲是回旋加速器的原理圖，乙是研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖，丙是歐姆表的內(nèi)部電路圖，丁圖是速度選擇器，下列說法正確的是（

）A．甲圖是加速帶電粒子的裝置，其加速電壓越大，帶電粒子最后獲得的速度不變B．乙圖電路開關(guān)斷開瞬間，燈泡A可能會(huì)突然閃亮一下C．丙圖在測量電阻時(shí)，電流從A經(jīng)過R流向BD．丁圖中電子從右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能是直線運(yùn)動(dòng)單選題2．磁流體發(fā)電機(jī)可簡化為如下模型：兩塊長、寬分別為a、b的平行板，彼此相距L，板間通入已電離的速度為v的氣流，兩板間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的磁場，磁場方向與兩板平行，并與氣流垂直，如圖所示。把兩板與外電阻R連接起來，在磁場力作用下，氣流中的正、負(fù)離子分別向兩板移動(dòng)形成電流。設(shè)該氣流的導(dǎo)電率（電阻率的倒數(shù)）為σ，則（）A．該磁流體發(fā)電機(jī)模型的內(nèi)阻為B．產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BavC．該磁流體發(fā)電機(jī)模型的路端電壓為D．流過外電阻R的電流強(qiáng)度I＝單選題3．如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電荷量不全相等的離子，經(jīng)過由正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的速度選擇器后，進(jìn)入另一個(gè)勻強(qiáng)磁場中并分裂為A、B兩束，下列說法正確的是（）A．組成A束和B束的離子都帶負(fù)電B．組成A束和B束的離子質(zhì)量一定不同C．A束離子的比荷大于B束離子的比荷D．速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外單選題4．如圖是回旋加速器的示意圖，D形金屬盒分別接高頻交流電源，D形金屬盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，忽略粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，下列說法中正確的有（）A．粒子射出時(shí)的最大動(dòng)能與D形金屬盒的半徑無關(guān)B．粒子射出時(shí)的最大動(dòng)能與電場加速電壓有關(guān)C．粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與D形金屬盒半徑無關(guān)D．粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與電場加速電壓有關(guān)單選題5.筆記本電腦機(jī)身和顯示屏分別裝有霍爾元件和磁體，實(shí)現(xiàn)開屏變亮，合屏熄滅，如圖甲所示。圖乙為其中的霍爾元件，其長、寬、高分別為a、b、c，元件中的載流子為自由電子，打開和合上顯示屏?xí)r，霍爾元件中電流I保持不變，當(dāng)合上顯示屏?xí)r，水平放置的霍爾元件處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，前、后表面間產(chǎn)生電壓U，當(dāng)電壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，屏幕自動(dòng)熄滅。下列說法正確的是（）A.該霍爾元件的電阻為B.打開顯示屏的過程中，元件前、后表面間的電壓變大C.合上顯示屏的過程中，元件前表面的電勢(shì)比后表面的高D.若磁場變強(qiáng)，可能閉合屏幕時(shí)無法熄屏單選題6．如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場（環(huán)形區(qū)域的寬度非常?。┵|(zhì)量為、電荷量為的粒子可在環(huán)中做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)。、為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過板準(zhǔn)備進(jìn)入之間時(shí)，板電勢(shì)升高為，板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開板時(shí)，板電勢(shì)又降為零。粒子在電場中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于）下列說法正確的是（）A．粒子從板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速，繞行圈后回到板時(shí)獲得的總動(dòng)能為B．粒子在繞行的整個(gè)過程中，每一圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變C．為使粒子始終保持在半徑為的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小必須周期性遞減D．粒子從板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速，繞行第圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為單選題7．回旋加速器是一種加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻電源的兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中有周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示。下列說法中正確的是（）

A．只增大金屬盒的半徑，帶電粒子離開加速器的動(dòng)能不變B．只增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，接交流電源的周期變大C．只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能增大D．只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變小多選題8．在一個(gè)很小的矩形的半導(dǎo)體（例如砷化銦）薄片上制作上四個(gè)電極E、F、M、N，即成為一霍爾元件。制作時(shí)在E、F間通入恒定電流I、同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場B，此時(shí)，薄片中的載流子（不妨設(shè)其為負(fù)電荷）就會(huì)在洛倫茲力作用下，向著與電流和磁場都垂直的方向漂移（偏轉(zhuǎn)），于是M、N間出現(xiàn)了電壓UH；則（）

A．M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)B．M點(diǎn)電勢(shì)低于N點(diǎn)電勢(shì)C．保持電流I恒定，則M、N間的電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比D．其他條件不變，將半導(dǎo)體薄片改為NaCl水溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍然一樣單選題9．日本福島核電站的核泄漏事故，使碘的同位素131被更多的人所了解。利用質(zhì)譜儀可分析碘的各種同位素，如圖所示，電荷量均為＋q的碘131和碘127質(zhì)量分別為m1和m2，它們從容器A下方的小孔S1進(jìn)入電壓為U的加速電場（入場速度忽略不計(jì)），經(jīng)電場加速后從S2小孔射出，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片上。下列說法正確的是（

）A．磁場的方向垂直于紙面向里B．碘131進(jìn)入磁場時(shí)的速率為C．碘131與碘127在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差值為D．打到照相底片上的碘131與碘127之間的距離為單選題10．利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域，如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的表面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢(shì)差UCD，下列說法中正確的是（）A．霍爾元件的上下表面的距離越大，UCD越大B．若霍爾元件的載流子是正電荷，則電勢(shì)差UCD<0C．僅增大電流I時(shí)，電勢(shì)差UCD不變D．如果僅將霍爾元件改為電解質(zhì)溶液，其他條件不變，UCD=0多選題11．回旋加速器的工作原理如圖所示。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，它們之間接電壓為U的交流電源。中心A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，初速度可視為0，在兩盒之間被電場加速。兩個(gè)半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場B中，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。忽略兩盒縫之間的距離。已知粒子被第一次加速后，經(jīng)過時(shí)間t，再次到達(dá)盒縫處，與A的距離為d。則（）A．電場變化的周期為tB．粒子被2次加速后，再次經(jīng)過盒縫時(shí)，與A的距離為dC．粒子的最大動(dòng)能與金屬盒半徑R有關(guān)，與加速電壓U無關(guān)D．粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與加速電壓U、金屬盒半徑R均有關(guān)單選題12．醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測通過動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差。在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為（）A．1.3m/s，a負(fù)、b正B．2.7m/s，a正、b負(fù)C．1.3m/s，a正、b負(fù)D．2.7m/s，a負(fù)、b正多選題13．利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢(shì)差，下列說法中正確的是（）A．若元件的載流子是自由電子，則D側(cè)面電勢(shì)高于C側(cè)面電勢(shì)B．若元件的載流子是自由電子，則C側(cè)面電勢(shì)高于D側(cè)面電勢(shì)C．在測地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持豎直D．在測地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持水平單選題14．利用質(zhì)譜儀可以分析同位素，如圖所示，電荷量均為q的同位素碘131和碘127質(zhì)量分別為m1和m2，從容器A下方的小孔S1進(jìn)入電勢(shì)差為U的電場，初速度忽略不計(jì)，經(jīng)電場加速后從S2射出，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片D上。則照相底片上碘131和碘127與S2之間的距離之比為（）A． B． C． D．多選題15．不計(jì)重力的負(fù)粒子能夠在如圖所示的正交勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中勻速直線穿過。設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場的兩極板間電壓為U，距離為d，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，粒子帶電荷量為q，進(jìn)入速度為v，以下說法正確的是（）A．若，則粒子向上偏B．若同時(shí)減小d和增大v，其他條件不變，則粒子可能直線穿過C．若粒子向下偏，能夠飛出極板間，則粒子動(dòng)能一定減小D．若粒子向下偏，能夠飛出極板間，則粒子的動(dòng)能有可能不變單選題16．利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域．如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢(shì)差UCD，已知該元件的載流子為自由電子，下列說法中不正確的是A．電勢(shì)差UCD＞0B．電勢(shì)差UCD＜0C．形成電勢(shì)差UCD是因載流子受到磁場力而偏轉(zhuǎn)D．電勢(shì)差UCD穩(wěn)定時(shí)，是因電場力與磁場力達(dá)到平衡單選題17．如圖所示，甲是回旋加速器，乙是磁流體發(fā)電機(jī)，丙是速度選擇器，丁是霍爾元件，下列說法正確的是（）

A．甲圖可通過增加電壓U來增大粒子的最大動(dòng)能B．乙圖可通過增加等離子體的流速來增大電源電動(dòng)勢(shì)C．丙圖可以判斷出帶電粒子的電性，粒子只能從左側(cè)沿直線勻速通過速度選擇器D．丁圖中產(chǎn)生霍爾效應(yīng)時(shí)，若載流子帶負(fù)電，穩(wěn)定時(shí)都是D板電勢(shì)高單選題18．速度選擇器是質(zhì)譜儀的重要組成部分，它可以將具有某一速度的粒子挑選出來。圖中左右兩個(gè)豎直的金屬板分別與電源的負(fù)極和正極相連，金屬板內(nèi)部的勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過速度選擇器，然后通過平板S上的狹縫P進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場，最終打在A點(diǎn)上。不計(jì)粒子的重力。下列表述正確的是（）A．粒子帶負(fù)電B．速度選擇器中的磁場方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蛲釩．能沿直線通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D．所有打在A點(diǎn)的粒子的質(zhì)量都相同單選題19．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種靜電除塵裝置,如圖甲所示，其中有一長為L、寬為b、高為d的矩形通道,其前、后面板為絕緣材料,上、下面板為金屬材料．圖乙是裝置的截面圖,上、下兩板與電壓恒為U的高壓直流電源相連．帶負(fù)電的塵埃被吸入矩形通道的水平速度為v0,當(dāng)碰到下板后其所帶電荷被中和,同時(shí)被收集．將被收集塵埃的數(shù)量與進(jìn)入矩形通道塵埃的數(shù)量的比值稱為除塵率．不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用．要增大除塵率,則下列措施可行的是：

（

）A．只增大電壓U B．只增大高度dC．只增大長度L D．只增大塵埃被吸入水平速度v0多選題20．如圖所示，長方體玻璃水槽中盛有的水溶液，在水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片，使溶液中通入沿x軸正向的電流I，沿y軸正向加恒定的勻強(qiáng)磁場B。圖中a、b是垂直于z軸方向上水槽的前、后兩內(nèi)側(cè)面，則（）A．a(chǎn)處電勢(shì)等于b處電勢(shì)B．a(chǎn)處離子濃度大于b處離子濃度C．溶液的上表面電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)D．溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃度多選題21．如圖所示，一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B）和勻強(qiáng)電場（電場強(qiáng)度為E）組成的速度選擇器，然后粒子通過平板S上的狹縫P進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′），最終打在A1A2上，下列表述正確的是（）A．粒子帶負(fù)電B．所有打在A1A2上的粒子，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′的磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D．粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大單選題22．如圖為霍爾元件原理圖，其霍爾電壓與電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系可用公式表示，其中叫霍爾系數(shù)。根據(jù)你所學(xué)過的物理知識(shí)，判斷下列說法正確的是（）A．霍爾元件上表面電勢(shì)一定高于下表面電勢(shì)B．公式中的指元件上下表面間的距離C．霍爾系數(shù)是一個(gè)沒有單位的常數(shù)D．霍爾系數(shù)的單位是單選題23．如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。A板帶正電荷，B板帶等量負(fù)電荷，電場強(qiáng)度為E：磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1。平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔，是平行于兩金屬板的中心線。擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場應(yīng)強(qiáng)度為。為磁場邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角，，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子（不計(jì)重力），自O(shè)點(diǎn)沿方向進(jìn)入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線方向運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，則能擊中絕緣板的粒子中，所帶電荷量的最大值為（）A． B．C． D．單選題24．在筆記本電腦的機(jī)身與顯示屏的對(duì)應(yīng)部位，分別裝有磁體和霍爾元件。開啟顯示屏，磁體的磁場遠(yuǎn)離霍爾元件，元件不工作，屏幕正常顯示：閉合顯示屏，磁體的磁場靠近使得霍爾元件工作，屏幕熄滅，電腦也休眠。如圖所示，一塊長為a、寬為c、高為d的長方體霍爾元件，當(dāng)有電流I沿長度方向流過，且有垂直于上表面、方向向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場作用時(shí)，元件的前、后表面間形成電勢(shì)差為U。電勢(shì)差U控制屏幕的熄滅。已知電流I是電子定向移動(dòng)形成的，電子電荷量為e，單位體積內(nèi)的電子數(shù)目為n，下列說法正確的是（）A．前表面的電勢(shì)比后表面的高 B．前后表面間的電勢(shì)差為C．自由電子所受靜電力的大小為 D．自由電子所受洛倫茲力大小為多選題25．如圖所示，含有H、H、He的帶電粒子束從小孔O1處射入速度選擇器，沿直線O1O2運(yùn)動(dòng)的粒子在小孔O2處射出后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，最終打在P1、P2兩點(diǎn)，則（）A．打在P1點(diǎn)的粒子是HeB．打在P2點(diǎn)的粒子是H和HeC．O2P2的長度是O2P1長度的2倍D．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等多選題26．如圖為一除塵裝置的截面圖，平板M、N的長度及其間距均為d，兩板間存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。工作時(shí)，大量質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電塵埃，以平行極板的相同速度進(jìn)入兩板間，在磁場作用下就會(huì)被平板吸附。當(dāng)帶電塵埃以速度進(jìn)入磁場時(shí)，貼近N板入射的塵埃恰好打在M板右邊緣，塵埃全部被平板吸附，即除塵效率為，不計(jì)塵埃的重力，下列說法正確的是（

）A．帶電塵埃帶正電B．帶電塵埃進(jìn)入磁場速度C．若塵埃速度變?yōu)榱?，該裝置的除塵效率是D．若塵埃速度變?yōu)榱?，該裝置的除塵效率是多選題27．某一質(zhì)譜儀原理如圖所示，區(qū)域Ⅰ為粒子加速器，加速電壓為；區(qū)域Ⅱ?yàn)樗俣冗x擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，兩板間距離為d；區(qū)域Ⅲ為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。今有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），由靜止經(jīng)加速電場加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是（）A．粒子帶負(fù)電B．粒子離開加速器時(shí)的速度大小C．速度選擇器兩板間的電壓D．粒子在分離器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑28．回旋加速器的工作原理如圖1所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m，電荷量為，加在狹縫間的交變電壓如圖所示，電壓為，周期，一束該種粒子在時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零，現(xiàn)不考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不考慮粒子間的相互作用，不考慮粒子從最后一次加速至從引出裝置射出過程的時(shí)間，求：（1）粒子獲得的最大動(dòng)能；（2）粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到所需的總時(shí)間。（表達(dá)式中不能出現(xiàn)T）29．如圖所示，已知截面為矩形的管道長度為l，寬度為a，高度為b。其中相距為a的兩側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體，該兩側(cè)導(dǎo)體與某種金屬直導(dǎo)體MN連成閉合電路，相距為b的頂面和底面是絕緣體，將電阻率為的水銀沿圖示方向通過矩形導(dǎo)管，假設(shè)沿流速方向上管道任意橫截面上各點(diǎn)流速相等，且水銀流動(dòng)過程中所受管壁阻力與水銀流速成正比。為使水銀在管道中勻速流過，就需要在管道兩端加上壓強(qiáng)差。初始狀態(tài)下，整個(gè)空間范圍內(nèi)無磁場，此時(shí)測得在管道兩端加上大小為的壓強(qiáng)差時(shí)水銀的流速為，則：（1）求水銀受到摩擦力與其流速的比例系數(shù)k；（2）在管道上加上垂直于兩絕緣面，方向向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場時(shí)，已知金屬直導(dǎo)體電阻為R，若仍要保持水銀的流速為不變，求此時(shí)管道兩端的壓強(qiáng)差p；30．磁流體發(fā)電技術(shù)是一種新型的高效發(fā)電方式，產(chǎn)生的環(huán)境污染少，圖中表示出了它的發(fā)電原理。在兩面積足夠大的平行金屬極板M、N之間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場，將一束一價(jià)正離子流以速度沿垂直于的方向噴入磁場，在M、N兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把M、N和用電器連接，M、N就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極，若M、N兩板之間距離為d，元電荷電量為，定值電阻被短接時(shí)，閉合開關(guān)S電路中電流為?；卮鹣铝袉栴}：（1）判斷直流電源的兩個(gè)電極M、N的極性并計(jì)算發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻；（2）當(dāng)正確連接定值電阻R并閉合開關(guān)S后，求在t時(shí)間內(nèi)打在極板上的離子。31．如圖甲所示，是一臺(tái)質(zhì)譜儀的簡化結(jié)構(gòu)模型。大量質(zhì)量為、電荷量為的粒子（即核），從容器A下方飄入電勢(shì)差為的加速電場中，其初速度可視為0。若偏轉(zhuǎn)電場不加電壓，粒子經(jīng)加速后，將沿偏轉(zhuǎn)電場的中軸線（圖中虛線路徑）出射后緊跟著馬上垂直屏的方向射入一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后擊中屏?，F(xiàn)在偏轉(zhuǎn)電場兩極間加上如圖乙所示隨時(shí)間變化的電壓，其中遠(yuǎn)大于粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場的時(shí)間。偏轉(zhuǎn)電場兩板間寬度，兩極板正對(duì)區(qū)域可視為勻強(qiáng)電場，正對(duì)區(qū)域以外的電場忽略不計(jì)。不計(jì)粒子所受重力和阻力，求：（1）粒子出加速電場時(shí)速度的大小；（2）為使粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后能全部進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，偏轉(zhuǎn)電場極板長度的取值范圍；（3）當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場極板長度時(shí)，若容器中除了題干中已知的粒子外，還存在另一種粒子氚核，為使兩種粒子均能擊中屏且擊中屏的位置沒有重疊，則偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度不能超過多少？32．一束硼離子以不同的初速度，沿水平方向經(jīng)過速度選擇器，從O點(diǎn)進(jìn)入方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場區(qū)域，分兩束垂直打在O點(diǎn)正下方的離子探測板上P1和P2點(diǎn)，測得OP1：OP2=2：3，如圖甲所示．速度選擇器中勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2．若撤去探測板，在O點(diǎn)右側(cè)的磁場區(qū)域中放置云霧室，離子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示．設(shè)離子在云霧室中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力Ff=kq，式中k為常數(shù)，q為離子的電荷量．不計(jì)離子重力．求（1）硼離子從O點(diǎn)射出時(shí)的速度大?。唬?）兩束硼離子的電荷量之比；（3）兩種硼離子在云霧室里運(yùn)動(dòng)的路程之比．33．半導(dǎo)體有著廣泛的應(yīng)用，人們通過離子注入的方式優(yōu)化半導(dǎo)體以滿足不同的需求。離子注入系統(tǒng)的原理簡化如圖所示。質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子經(jīng)電場加速后從中點(diǎn)P垂直O(jiān)E射入四分之一環(huán)形勻強(qiáng)磁場，環(huán)形磁場圓心為O，內(nèi)環(huán)半徑，外環(huán)半徑，磁場方向垂直紙面向里。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為時(shí)，離子恰好垂直邊界從中點(diǎn)Q射出。不考慮離子重力以及離子間的相互作用。求：（1）加速電場M、N兩板間的電壓；（2）為使離子能夠到達(dá)G1G面，環(huán)形區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值B1。

答案第八節(jié)1．AB【詳解】A．根據(jù)得粒子的最大速度可知最大速度與加速電壓無關(guān)，只和磁場區(qū)域的半徑有關(guān)；故A正確；B．開關(guān)斷開的瞬間，由于線圈對(duì)電流有阻礙作用，通過線圈的電流會(huì)通過燈泡A，所以燈泡A不會(huì)立即熄滅，若斷開前，通過電感的電流大于燈泡的電流，斷開開關(guān)后，燈泡會(huì)閃亮一下然后逐漸熄滅。若斷開前，通過電感的電流小于等于燈泡的電流，斷開開關(guān)后，燈泡不會(huì)閃亮一下，故B正確；C．丙圖為多用電表的歐姆擋；需要進(jìn)行歐姆調(diào)零，測量的電流都是從正極出發(fā)流過黑表筆，流過電阻R，最后從紅表筆進(jìn)表到電源的負(fù)極，故C錯(cuò)誤；D．丁圖利用了速度選擇器的原理，電子從右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力和電場力都向上，則向上偏轉(zhuǎn)；此裝置只能從左向右選擇速度，故D錯(cuò)誤。故選AB?！军c(diǎn)睛】本題考查了回旋加速器、自感現(xiàn)象、多用電表的使用以及速度選擇題的原理等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，關(guān)鍵要理解各種現(xiàn)象的原理，即可輕松解決。2．D【詳解】根據(jù)左手定則知正電荷向上偏，負(fù)電荷向下偏，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，最終電荷處于平衡有解得電動(dòng)勢(shì)為E=BLv內(nèi)電阻為根據(jù)閉合電路歐姆定律有那么路端電壓為綜上所述，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。3．C【詳解】A．由左手定則結(jié)合帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的方向知，A、B束離子均帶正電，故A錯(cuò)誤；BC．A、B束離子的速度相同，而A束離子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑較小，由知A束離子的比荷大于B束離子的比荷，而它們的電荷量關(guān)系未知，則無法判斷離子質(zhì)量關(guān)系，故B錯(cuò)誤，C正確；D．速度選擇器中A、B束離子所受靜電力向右，所以所受洛倫茲力應(yīng)向左，結(jié)合左手定則可判斷磁場方向應(yīng)垂直于紙面向里，故D錯(cuò)誤。故選C。4．D【詳解】AB．粒子射出加速器時(shí)，由動(dòng)能為粒子射出時(shí)的最大動(dòng)能與D形金屬盒的半徑有關(guān)，與電場加速電壓無關(guān)，AB錯(cuò)誤；CD．經(jīng)n次獲得的最大動(dòng)能為則加速次數(shù)為圓周運(yùn)動(dòng)周期為粒子在回旋加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為則粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與D形金屬盒半徑和電場加速電壓均有關(guān)。C錯(cuò)誤，D正確。故選D。5.C【詳解】A．流過霍爾元件的電流I不是由霍爾電壓產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)題意，由，聯(lián)立解得在打開顯示屏的過程中，穿過霍爾元件豎直方向的磁場減弱，則元件前、后表面間的電壓變小，故B錯(cuò)誤；C．由圖乙可知，電子所受洛倫茲力方向向里，則前表面的電勢(shì)比后表面的電勢(shì)高，故C正確；D．若磁場變強(qiáng)，元件前、后表面間的電壓變大，閉合屏幕時(shí)仍然能熄屏，故D錯(cuò)誤。故選C。6．D【詳解】A．帶電粒子每一次經(jīng)過電場，獲得的動(dòng)能為，經(jīng)過圈后獲得的動(dòng)能為選項(xiàng)A錯(cuò)誤；BC．由可知要使半徑不變，速度增加時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度也要增加，則根據(jù)可知，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期逐漸減小，選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；D．由可得選項(xiàng)D正確。故選D。【規(guī)律總結(jié)】該類型的回旋加速器的周期可表示為，隨著粒子不斷加速，速率越來越大，周期越來越小，為了保證同步加速，必須根據(jù)上述表達(dá)式調(diào)整磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。7．D【詳解】AC．根據(jù)牛頓第二定律得根據(jù)動(dòng)能的公式解得可見帶電粒子射出的最大動(dòng)能與金屬盒之間的電壓無關(guān)，與D形金屬盒內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度、及金屬盒的半徑有關(guān)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，金屬盒的半徑越大，那么動(dòng)能會(huì)越大，AC錯(cuò)誤；B．交流電源的周期等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期只增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，接交流電源的周期變小，B錯(cuò)誤；D．粒子在電場中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1根據(jù)牛頓第二定律得在電場中，根據(jù)牛頓第二定律得解得只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變小；粒子被加速的次數(shù)為粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為解得只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變??；綜上所述，只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變小，D正確。故選D。8．AC【詳解】AB．薄片中的載流子為負(fù)電荷，根據(jù)左手定則可知，負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向由M指向N，負(fù)電荷將打到N極，所以M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)，故A正確，B錯(cuò)誤；C．設(shè)薄片的厚度為d，當(dāng)載流子在薄片中達(dá)到平衡時(shí)，有聯(lián)立可得由此可知，保持電流I恒定，則M、N間的電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，故C正確；D．其他條件不變，將半導(dǎo)體薄片改為NaCl水溶液時(shí)，根據(jù)左手定則可知，正離子將受到由M指向N的洛倫茲力，正離子打到N極，負(fù)離子受到由N指向M的洛倫茲力，負(fù)離子打到M極，所以M點(diǎn)電勢(shì)低于N點(diǎn)電勢(shì)，電勢(shì)結(jié)果不同，故D錯(cuò)誤。故選AC。9．BCD【詳解】A．根據(jù)粒子帶正電，結(jié)合左手定則可知，磁場方向垂直紙面向外，故A錯(cuò)誤；B．由動(dòng)能定理知，粒子在電場中得到的動(dòng)能等于電場對(duì)它所做的功mv2=qU解得故B正確；C．根據(jù)周期公式因運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為周期的一半，則有：在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差值為故C正確；D．由洛倫茲力提供向心力，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，則有即由此可得它們的距離之差故D正確；故選BCD?？键c(diǎn)：帶電粒子在電場及磁場中的運(yùn)動(dòng)【名師點(diǎn)睛】考查電場力與洛倫茲力對(duì)粒子的作用，理解動(dòng)能定理與牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用，注意所求距離與半徑的關(guān)系，同時(shí)注意周期與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系。10．D【詳解】AC．根據(jù)CD間存在電勢(shì)差，之間就存在電場，電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，設(shè)霍爾元件的長寬高分別為a、b、c，有則有n由材料決定，故U與材料有關(guān)；U還與厚度c成反比，與寬b無關(guān)，同時(shí)還與磁場B與電流I有關(guān)，AC錯(cuò)誤；B．根據(jù)左手定則，正電荷，向C側(cè)面偏轉(zhuǎn)，C表面帶正電，D表面帶負(fù)電，所以D表面的電勢(shì)低，則，B錯(cuò)誤；D．如果僅將霍爾元件改為電解質(zhì)溶液，其它條件不變，陰、陽粒子都向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，依據(jù)可知電勢(shì)差UCD將逐漸變小變?yōu)榱?，D正確。故選D。11．CD【詳解】A．根據(jù)加速原理，當(dāng)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期與交變電壓周期同步時(shí)才能處于加速狀態(tài)，故電場變化的周期在磁場中運(yùn)動(dòng)周期相同，而時(shí)間t是磁場中運(yùn)動(dòng)的半個(gè)周期，磁場中運(yùn)動(dòng)周期T=2t，所以電場變化周期為2t，故A錯(cuò)誤；B．粒子第二次加速后，速度變大，由得可得v變大，則R變大，則再次經(jīng)過盒縫時(shí)，與A點(diǎn)的距離大于d，則B錯(cuò)誤；C．由則由此可知，粒子的最大動(dòng)能只與粒子本身的荷質(zhì)比，加速半徑，和磁場大小有關(guān)，與電源電壓U無關(guān)，故C正確；D．粒子在回旋加速器運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間與粒子在電場中加速，在磁場中偏轉(zhuǎn)次數(shù)有關(guān)，而電壓越高，次數(shù)越少，總時(shí)間越少，金屬盒半徑越大，次數(shù)越多，時(shí)間越長，故D正確；故選CD。12．C【詳解】血液中正負(fù)離子流動(dòng)時(shí)，根據(jù)左手定則，正離子受到向上的洛倫茲力，負(fù)離子受到向下的洛倫茲力，所以正離子向上偏，負(fù)離子向下偏．則a帶正電，b帶負(fù)電．最終血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零，有所以故選C。13．AC【詳解】AB．若元件的載流子是自由電子，由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力方向向C側(cè)面偏，則D側(cè)面的電勢(shì)高于C側(cè)面的電勢(shì)，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．地球赤道上方的地磁場方向水平，在測地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持豎直，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。14．C【詳解】粒子在電場中加速時(shí)，有qU＝mv2設(shè)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，則有Bqv＝聯(lián)立以上兩式解得所以照相底片上碘131和碘127與S2之間的距離之比為故選C。15．BC【詳解】A．若，則有由于粒子帶負(fù)電，受到的洛倫茲力向下，則粒子向下偏，故A錯(cuò)誤；B．負(fù)粒子沿直線運(yùn)動(dòng)滿足若同時(shí)減小d和增大v，其他條件不變，粒子仍可能受力平衡，則粒子可能直線穿過，故B正確；CD．若粒子向下偏，能夠飛出極板間，由于粒子受到的電場力向上，洛倫茲力不做功，則只有電場力做負(fù)功，粒子動(dòng)能一定減小，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。16．A【詳解】AB.根據(jù)左手定則，電子向C側(cè)面偏轉(zhuǎn)，C表面帶負(fù)電，D表面帶正電，所以D表面的電勢(shì)高，則UCD<0，故A錯(cuò)誤，B正確；C.因?yàn)檩d流子在磁場中受到磁場力偏轉(zhuǎn)，C表面帶負(fù)電，D表面帶正電，使C、D表面之間形成電勢(shì)差，故C正確；D.C、D表面之間形成電勢(shì)差，使載流子受到與磁場力方向相反的電場力，當(dāng)兩力達(dá)到平衡時(shí)，電勢(shì)差UCD達(dá)到穩(wěn)定，故D正確。本題選擇錯(cuò)誤答案，故選：A17．B【詳解】A．粒子在磁場中滿足設(shè)回旋加速器D型盒的半徑為R，可推導(dǎo)出粒子的最大動(dòng)能為由此可知，粒子的最大動(dòng)能為加速電壓無關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)磁流體發(fā)電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電荷在A、B板間受到的電場力和洛倫茲力平衡，即所以電源電動(dòng)勢(shì)為由此可知，增加等離子體的流速可以增大電源電動(dòng)勢(shì)，故B正確；C．粒子從左側(cè)沿直線勻速通過速度選擇器時(shí)，電場力與洛倫茲力方向相反，但無法確定粒子的電性，故C錯(cuò)誤；D．若載流子帶負(fù)電，洛倫茲力指向D板，載流子向D板聚集，D板電勢(shì)低，故D錯(cuò)誤。故選B。18．C【詳解】A.有左手定則可以判斷出粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；B.正粒子通過速度選擇器時(shí)，受到的電場力水平向左，則洛倫茲力與電場力平衡，所以水平向右，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里，故B錯(cuò)誤；C.能沿直線通過狹縫P的帶電粒子，受力平衡，有則故C正確；D.打在A點(diǎn)的粒子運(yùn)動(dòng)半徑相等，由得即所以所有打在A點(diǎn)的粒子比荷相同，故D錯(cuò)誤。故選C。19．AC【詳解】增加除塵率即是讓離下極板較遠(yuǎn)的粒子落到下極板上，帶電塵埃在矩形通道內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng)，在沿電場的方向上的位移為，即增加y即可．A、只增加電壓U可以增加y，故A滿足條件．B、只增大高度d，由題意知d增加則位移y減小，故B不滿足條件．C、只增加長度L，可以增加y，故C滿足條件．D、只增加水平速度v0，y減小，故D不滿足條件．故選AC．【點(diǎn)睛】此題為結(jié)合生活背景的題目，考查頻率較高，注意構(gòu)建物理情景—類平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的分解知識(shí)求解．20．AB【詳解】A.電流向右，正離子向右運(yùn)動(dòng)，磁場的方向是豎直向上的，根據(jù)左手定則可以判斷，正離子受到的洛倫茲力的方向是向前，即向a處運(yùn)動(dòng)，同理，可以判斷負(fù)離子受到的洛倫茲力的方向也是指向a處的，所以a處整體不帶電，a的電勢(shì)和b的電勢(shì)相同，A正確；B.由于正負(fù)離子都向a處運(yùn)動(dòng)，所以a處的離子濃度大于b處離子濃度，B正確；CD．離子都向a處運(yùn)動(dòng)，并沒有上下之分，所以溶液的上表面電勢(shì)等于下表面的電勢(shì)，溶液的上表面處的離子濃度也等于下表面處的離子濃度，CD錯(cuò)誤；故選AB。21．CD【詳解】A．帶電粒子在磁場中向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則，知該粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；B．所有打在上的粒子，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于由則與帶電粒子的比荷有關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．粒子經(jīng)過速度選擇器時(shí)所受的電場力和洛倫茲力平衡，有則故C正確；D．經(jīng)過速度選擇器進(jìn)入磁場B'的粒子速度相等，根據(jù)粒子打在上的位置越靠近P，則半徑越小，粒子的比荷越大，故D正確。故選擇CD。22．D【詳解】A．霍爾元件上下表面的電勢(shì)高低要根據(jù)載流子的電性來判斷，若載流子是電子，那么上表面電勢(shì)低于下表面，若載流子是正離子，那么上表面電勢(shì)高于下表面，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)霍爾元件的工作原理，設(shè)元件的長寬高分別為a，b，c，可知當(dāng)載流子受到的洛倫茲力等于電場力時(shí)，霍爾電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系為

聯(lián)立解得對(duì)比題干中的公式，可知d與上面表達(dá)式中的b對(duì)應(yīng)，所以表示的是元件前后面的距離，B錯(cuò)誤；CD．對(duì)比上一個(gè)選項(xiàng)的表達(dá)式，可知單位是，是一個(gè)有單位的系數(shù)，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。23．A【詳解】沿直線OO′運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，設(shè)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2的帶電粒子的速度為v，則有解得粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則得因此，電荷量最大的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑最小，設(shè)最小半徑為r1，此帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與CD板相切，則有得所以電荷量最大值故選A。24．B【詳解】A．電流向右，電子向左定向移動(dòng)，根據(jù)左手定則，電子所受洛侖茲力垂直紙面向外，電子打在前表面，前表面電勢(shì)