(新課標(biāo))2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時檢測(六十一)磁場技術(shù)應(yīng)用實(shí)例(題型研究課)(含解析).doc
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課時檢測(六十一) 磁場技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 (題型研究課) 1.如圖所示是回旋加速器的工作原理圖,其核心部件是兩個中空的半圓形金屬盒D1和D2,稱為“D形盒”。帶電粒子在兩盒之間被電場加速,在兩盒中做勻速圓周運(yùn)動,則下列說法正確的是( ) A.D形盒的作用是靜電屏蔽,使帶電粒子在盒中做勻速圓周運(yùn)動而不被電場干擾 B.在兩D形盒之間所加交變電壓的周期應(yīng)等于帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動周期的兩倍 C.僅使加速電壓的有效值增大,帶電粒子獲得的最大能量一定增大 D.僅使D形盒中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大,帶電粒子在D形盒中運(yùn)動周期一定增大 解析:選A 回旋加速器中D形盒的作用是靜電屏蔽,使帶電粒子在盒中做圓周運(yùn)動過程中不受電場干擾,選項(xiàng)A正確;回旋加速器中所加交變電壓的周期與帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動的周期相等,選項(xiàng)B錯誤;設(shè)D形盒的半徑為R,根據(jù)qvB=m得v=,帶電粒子獲得的最大能量為Ek=mv2=,帶電粒子獲得的最大能量與加速電壓的有效值無關(guān),選項(xiàng)C錯誤;根據(jù)公式T=,磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大,T減小,選項(xiàng)D錯誤。 2.如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖,在間距為d的平行金屬板A、C間,存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,兩金屬板通過導(dǎo)線與滑動變阻器R相連,等離子體以速度v平行于兩金屬板垂直射入磁場。若要減小該發(fā)電機(jī)的電動勢,可采取的方法是( ) A.增大d B.增大B C.增大R D.減小v 解析:選D 發(fā)電機(jī)穩(wěn)定工作時,有q=qvB,則發(fā)電機(jī)的電動勢E=Bdv,要想減小電動勢,則可以通過減小B、d或v實(shí)現(xiàn),D正確。 3.如圖所示,兩平行金屬板P、Q水平放置,上極板帶正電,下極板帶負(fù)電;板間存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)。一個帶電粒子在P、Q間沿虛線所示路徑做勻速直線運(yùn)動,粒子通過兩平行板后,從O點(diǎn)垂直進(jìn)入另一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,粒子做勻速圓周運(yùn)動,經(jīng)過半個周期后打在擋板MN上的A點(diǎn),不計(jì)粒子重力,則下列說法不正確的是( ) A.此粒子一定帶正電 B.P、Q間的磁場方向一定垂直紙面向里 C.若另一個帶電粒子在P、Q間也能做勻速直線運(yùn)動,則它一定與該粒子具有相同的比荷 D.若另一個帶電粒子也能沿相同的軌跡運(yùn)動,則它一定與該粒子具有相同的比荷 解析:選C 粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由題圖知粒子向下偏轉(zhuǎn),粒子剛進(jìn)入磁場時所受洛倫茲力豎直向下,應(yīng)用左手定則可知,粒子帶正電,故A正確;粒子在P、Q間做勻速直線運(yùn)動,所受合力為零,粒子所受電場力豎直向下,則粒子所受洛倫茲力豎直向上,由左手定則可知,P、Q間的磁場方向垂直于紙面向里,故B正確;粒子在P、Q間做勻速直線運(yùn)動,由平衡條件可知:qvB=qE,則:v=,粒子具有相同的速度即可,不一定具有相同的比荷,故C錯誤;粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:qvB=m,解得:=,由于粒子在P、Q間做勻速直線運(yùn)動,則粒子速度v相同,若粒子運(yùn)動軌跡相同,則粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌跡半徑r相同,則粒子的比荷相同,故D正確。 4. 如圖所示,寬度為d、厚度為h的某種導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)電流通過該導(dǎo)體時,在導(dǎo)體的上、下表面之間會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)磁場不太強(qiáng)時,電勢差U、電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為:U=k,式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)。設(shè)載流子的電荷量為q,下列說法正確的是( ) A.載流子所受靜電力的大小F=q B.導(dǎo)體上表面的電勢一定大于下表面的電勢 C.霍爾系數(shù)為k=,其中n為導(dǎo)體單位長度上的電荷數(shù) D.載流子所受洛倫茲力的大小F洛=,其中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的電荷數(shù) 解析:選D 導(dǎo)體中的電場強(qiáng)度E=,載流子所受電場力F=Eq=q,A項(xiàng)錯誤;由左手定則可知,載流子受到的洛倫茲力向上,由于載流子的電性不確定,B項(xiàng)錯誤;穩(wěn)定時,電場力與洛倫茲力相等,即qvB=q,可得U=Bhv,又電流的微觀表達(dá)式I=nqSv=nqhdv,解得U=,則k=,式中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的電荷數(shù),C項(xiàng)錯誤;由F洛=Bqv,qv=,解得F洛=,D項(xiàng)正確。 5.如圖所示是選擇密度相同、大小不同納米粒子的一種裝置,待選粒子帶正電且電荷量與其表面積成正比。待選粒子從O1進(jìn)入小孔時可認(rèn)為速度為零,加速電場區(qū)域Ⅰ的板間電壓為U,粒子通過小孔O2射入正交的勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅱ,其中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,左右兩極板間距為d。區(qū)域Ⅱ出口小孔O3與O1、O2在同一豎直線上。若半徑為r0、質(zhì)量為m0、電荷量為q0的納米粒子剛好能沿直線通過,不計(jì)納米粒子重力,則( ) A.區(qū)域Ⅱ的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值為 B.區(qū)域Ⅱ左右兩極板間的電勢差大小U1=Bd C.若納米粒子的半徑r>r0,則剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ的粒子仍將沿直線通過 D.若納米粒子的半徑r>r0,仍沿直線通過,則區(qū)域Ⅱ的電場與原電場的電場強(qiáng)度大小之比為 解析:選A 設(shè)半徑為r0的納米粒子加速后的速度為v,則有q0U=m0v2,設(shè)區(qū)域Ⅱ內(nèi)電場強(qiáng)度大小為E,由題意可知,洛倫茲力的大小等于電場力,即q0vB=q0E,聯(lián)立解得E=B ,區(qū)域Ⅱ左右兩極板間的電勢差大小U1=Bd ,則區(qū)域Ⅱ的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值為 ,選項(xiàng)A正確,B錯誤;若納米粒子的半徑r>r0,設(shè)半徑為r的粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q、被加速后的速度為v′,則m=3m0,而q=2q0,由mv′2=qU,解得v′= = v<v,故納米粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅱ時所受洛倫茲力小于電場力,粒子帶正電,將向左偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)C錯誤;由于v′= v,故洛倫茲力與原來的洛倫茲力之比為 ,而電場力與洛倫茲力平衡,根據(jù)F=qE,區(qū)域Ⅱ的電場與原電場的電場強(qiáng)度大小之比為 ,選項(xiàng)D錯誤。 6.(多選)美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器,其基本原理如圖所示?,F(xiàn)有一回旋加速器,當(dāng)外加磁場一定時,可把質(zhì)子的速度從零加速到v,質(zhì)子獲得的動能為Ek。在不考慮相對論效應(yīng)的情況下,用該回旋加速器加速原來靜止的α粒子(氦核)時( ) A.能把α粒子從零加速到 B.能使α粒子獲得的動能為2Ek C.加速α粒子的交變電場頻率與加速質(zhì)子的交變電場頻率之比為1∶2 D.加速α粒子的交變電場頻率與加速質(zhì)子的交變電場頻率之比為2∶1 解析:選AC 粒子在洛倫茲力作用下,做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù)qvB=m,解得v=,則粒子的最大動能Ekm=mv2=,因質(zhì)子與α粒子的質(zhì)量數(shù)之比為1∶4,而電荷數(shù)之比為1∶2,所以該回旋加速器能把α粒子加速到,能使其獲得的動能仍為Ek,故A正確,B錯誤;回旋加速器所接交流電的頻率應(yīng)與粒子做勻速圓周運(yùn)動的頻率相同,粒子做勻速圓周運(yùn)動的頻率為f=,所以加速α粒子的交變電場頻率與加速質(zhì)子的交變電場頻率之比為1∶2,故C正確,D錯誤。 7.(多選)(2019泰州模擬)如圖所示為一利用海流發(fā)電的裝置原理圖。用絕緣材料制成一個橫截面為矩形的管道,在管道的上、下兩個內(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,在管道中施加與前后表面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,將航標(biāo)燈與兩金屬板連接(圖中未畫出)。海流方向如圖,海流速率為v,下列說法正確的是( ) A.M板的電勢高于N板的電勢 B.該海流發(fā)電機(jī)的電動勢為Bdv C.該海流發(fā)電機(jī)的電動勢為Bav D.管道內(nèi)海水受到的安培力方向向左 解析:選ABD 由左手定則可知,海流中的正離子受到的洛倫茲力方向向上,所以正離子向上偏轉(zhuǎn),即M板帶正電;負(fù)離子受到的洛倫茲力方向向下,所以負(fù)離子向下偏轉(zhuǎn),N板帶負(fù)電,可知M板的電勢高于N板的電勢,故A正確;M、N兩板間形成電場,當(dāng)離子所受的洛倫茲力和電場力平衡時,兩板間的電壓穩(wěn)定,即q=Bqv,得U=Bdv,兩板間電壓即該海流發(fā)電機(jī)的電動勢,故B正確,C錯誤;根據(jù)左手定則知,管道內(nèi)由離子運(yùn)動形成的電流方向向上,故管道內(nèi)海水所受安培力方向向左,故D正確。 8.(多選)磁流體發(fā)電機(jī)是一種把物體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的低碳環(huán)保發(fā)電機(jī),如圖為其原理示意圖,水平放置的平行金屬板C、D間有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,將一束等離子體(高溫下電離的氣體,含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒)水平射入磁場,兩金屬板間就產(chǎn)生電壓。定值電阻R0的阻值是滑動變阻器最大阻值的一半, 與開關(guān)S串聯(lián)接在C、D兩端,已知兩金屬板間距離為d,射入等離子體的速度為v,磁流體發(fā)電機(jī)本身的電阻為r(R0- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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