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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 小專題6 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用學(xué)案
一、單項(xiàng)選擇題
1．(2017年遼寧大連高三二模)圖KZ6-1為研究某種帶電粒子的裝置示意圖，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的O點(diǎn)，出現(xiàn)一個(gè)光斑．在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場后，粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為r的圓弧運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏上的P點(diǎn)，然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下，場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，光斑從P點(diǎn)又回到O點(diǎn)，關(guān)于該粒子(不計(jì)重力)，下列說法正確的是( )
圖KZ6-1
A．粒子帶負(fù)電 B．初速度為v＝
C．比荷為＝ D．比荷為＝
2、
2．(2016年山東濟(jì)南一模)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖KZ6-2所示．粒子源S發(fā)出兩種帶正電的同位素粒子甲和乙，兩種粒子從S出來時(shí)速度很小，可忽略不計(jì)，粒子經(jīng)過加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(如圖中線框所示)，最終打到照相底片上．測得甲、乙兩種粒子打在照相底片上的點(diǎn)到入射磁場點(diǎn)的距離之比為5∶4，則它們在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比是( )
圖KZ6-2
A．5∶4 B．4∶5
C．25∶16 D．16∶25
3．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)由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁
3、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KZ6-3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)有微小電勢差．在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場可看做是勻強(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3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為160 μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T．則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為( )
圖KZ6-3
A．1.3 m/s，a正、b負(fù) B．2.7 m/s，a正、b負(fù)
C．1.3 m/s，a負(fù)、b正 D．2.7 m/s，
4、a負(fù)、b正
4．如圖KZ6-4所示，長方體發(fā)電導(dǎo)管的前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體電極，兩極間距為d，極板面積為S，這兩個(gè)電極與可變電阻R相連．在垂直前后側(cè)面的方向上，有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為ρ的高溫電離氣體，氣體以速度v向右流動(dòng)，并通過專用管道導(dǎo)出．由于運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場的作用，將產(chǎn)生大小不變的電動(dòng)勢．若不計(jì)氣體流動(dòng)時(shí)的阻力，由以上條件可推導(dǎo)出可變電阻消耗的電功率P＝2R.調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，根據(jù)上面的公式或你所學(xué)過的物理知識，可求得可變電阻R消耗電功率的最大值為( )
圖KZ6-4
A. B.
C. D.
5．(2
5、017年江蘇泰州中學(xué)高三檢測)圖KZ6-5為一利用海流發(fā)電的原理圖，用絕緣材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個(gè)內(nèi)表面裝有兩塊電阻不計(jì)的金屬板M、N，板長為a，寬為b，板間的距離為d，將管道沿海流方向固定在海水中，在管道中加一個(gè)與前后表面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，將電阻為R的航標(biāo)燈與兩金屬板連接(圖中未畫出)．海流方向如圖所示，海流速率為v，下列說法不正確的是( )
圖KZ6-5
A．M板電勢髙于N板的電勢
B．發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢為Bdv
C．發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢為Bav
D．管道內(nèi)海水受到的安培力方向向左
二、多項(xiàng)選擇題
6．(2017年河北石家莊模擬)圖KZ6-
6、6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、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場，帶電粒子可在環(huán)中做圓周運(yùn)動(dòng)．A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板準(zhǔn)備進(jìn)入A、B之間時(shí)，A板電勢升高為＋U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速；每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢又降為零，粒子在電場的加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑r不變．若粒子通過A、B板的時(shí)間不可忽略，能定性反映A板電勢U和環(huán)形區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系的是( )
圖KZ6-6
A
7、B C D
7．(2016年江蘇揚(yáng)州一模)回旋加速器工作原理示意圖如圖KZ6-7所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，兩盒間的狹縫很小，粒子穿過的時(shí)間可忽略，它們接在電壓為U、頻率為f的交流電源上，若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子在加速器中被加速，下列說法正確的是( )
圖KZ6-7
A．若只增大交流電壓U，則質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能增大
B．若只增大交流電壓U，則質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)行時(shí)間會(huì)變短
C．若磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，交流電頻率f必須適當(dāng)增大才能正常工作
D．不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f，該回旋加速器也能用于加速α粒子
8
8、．自行車速度計(jì)利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運(yùn)動(dòng)速率．如圖KZ6-8甲所示，自行車前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓．圖乙為霍爾元件的工作原理圖．當(dāng)磁場靠近霍爾元件時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)定向運(yùn)動(dòng)的自由電荷在磁場力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差，即為霍爾電勢差．下列說法正確的是( )
甲 乙
圖KZ6-8
A．根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和自行車車輪的半徑即可獲知車速大小
B．自行車的車速越大，霍爾電勢差越高
C．圖乙中霍爾元件
9、的電流I是由正電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的
D．如果長時(shí)間不更換傳感器的電源，霍爾電勢差將減小
三、非選擇題
9．(2016年山東淄博第一中學(xué)高三期末)如圖KZ6-9所示，靜止于A處的離子，經(jīng)加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器，從P點(diǎn)垂直CF進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)電場，電場方向水平向左．靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場，已知圓弧虛線的半徑為r，其所在處場強(qiáng)為E，方向如圖所示．離子質(zhì)量為m、電荷量為q，QF＝2d、PF＝3d，離子重力不計(jì)．
(1)求加速電場的電壓U.
(2)若離子恰好能打在Q點(diǎn)上，求矩形區(qū)域QFCD內(nèi)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E0的值．
(3)若撤去矩形區(qū)域QFCD內(nèi)的勻強(qiáng)電場
10、，換為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，要求離子能最終打在QF上，求磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍．
圖KZ6-9
10．(2017年江蘇卷)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖KZ6-10所示．大量的甲、乙兩種離子飄入電壓為U0的加速電場，其初速度幾乎為0，經(jīng)過加速后，通過寬為l的狹縫MN沿著與磁場垂直的方向進(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．已知甲、乙兩種離子的電荷量均為＋q，質(zhì)量分別為2m和m，圖中虛線為經(jīng)過狹縫左、右邊界M、N的甲種離子的運(yùn)動(dòng)軌跡．不考慮離子間的相互作用．
(1)求甲種離子打在底片上的位置到N點(diǎn)的最小距離x.
(2)在圖中用斜線標(biāo)出磁場中甲種離子經(jīng)過的區(qū)域，并求該區(qū)域最窄處的寬度d.
(3)若考慮加速電壓有波動(dòng)，在(U0－ΔU)到(U0＋ΔU)之間變化，要使甲、乙兩種離子在底片上沒有重疊，求狹縫寬度l滿足的條件．
圖KZ6-10
2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 小專題6 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用學(xué)案
