1、【 精品教育资源文库 】 小专题 6 带电粒子在复合场中运动的科技应用 一、单项选择题 1 (2017 年辽宁大连高三二模 )图 KZ61 为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的 O 点，出现一个光斑在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为 B 的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为 r 的圆弧运动，打在荧光屏上的 P 点，然后在磁场区域再加一竖直向下，场强大小为 E 的匀强电场，光斑从 P点又回到 O 点，关于该粒子 (不计重力 )，下列说法正确的是 ( ) 图 KZ61 A粒子带负电 B初速度 为 v BE C比荷为 qm B2rE D比荷为
2、qmEB2r 2 (2016 年山东济南一模 )质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图 KZ62 所示粒子源 S 发出两种带正电的同位素粒子甲和乙，两种粒子从S 出来时速度很小，可忽略不计，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场 (如图中线框所示 )，最终打到照相底片上测得甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入射磁场点的距离之比 为 54 ，则它们在磁场中运动的时间之比是 ( ) 图 KZ62 A 54 B 45 C 2516 D 1625 3医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极 a 和 b 以及一对磁极 N 和 S
3、构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极 a、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图 KZ63 所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极 a、 b 之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力 和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点间的距离为 3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160 V ，磁感应强度的大小为 0.040 T则血流速度的近似值和电极 a、 b 的正负为 ( ) 图 KZ63 A 1.3 m/s， a 正、 b 负 B 2.7 m/s， a 正、 b 负 C 1.3 m/s
4、， a 负、 b 正 D 2.7 m/s， a 负、 b 正 4如图 KZ64 所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为 d，极板面积为 S，这两个电极与可变电阻 R 相连在垂直前后 侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为 B.发电导管内有电阻率为 的高温【 精品教育资源文库 】 电离气体，气体以速度 v 向右流动，并通过专用管道导出由于运动的电离气体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率 P ? ?vBdSRS d 2R.调节可变电阻的阻值，根据上面的公式或你所学过的物理知
5、识，可求得可变电阻 R 消耗电功率的最大值为 ( ) 图 KZ64 A.v2B2dS3 B.v2B2dS4 C.v2B2dS5 D.v2B2dS6 5 (2017 年江苏泰州中学高三检测 )图 KZ65 为一利用海流发电的原理图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块电阻不计的金属板 M、N，板长为 a，宽为 b，板间的距离为 d，将管道沿海流方向固定在海水中，在管道中加一个与前后表面垂直的匀强磁场，磁感应强度为 B，将电阻为 R 的航标灯与两金属板连接 (图中未画出 )海流方向如图所示，海流速率为 v，下列说法 不正确 的是 ( ) 图 KZ65 A M 板电
6、势髙于 N 板的电势 B发电机的电动势为 Bdv C发电机的电动势为 Bav D管道内海水受到的安培力方向向左 二、多项选择题 6 (2017 年河北石家庄模拟 )图 KZ66 为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面、磁感应强度大小可调的均匀磁场，带电粒子可在环中做圆周运动 A、 B 为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过 A 板准备进入 A、 B 之间时， A 板电势升高为 U， B 板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速；每当粒子离开 B 板 时， A 板电势又降为零，粒子在电场的加速下动能不断增大，而在环形磁场中绕行半径 r 不变若粒子通过
7、 A、 B 板的时间不可忽略，能定性反映 A 板电势 U 和环形区域内的磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系的是 ( ) 图 KZ66 A B C D 7 (2016 年江苏扬州一模 )回旋加速器工作原理示意图如图 KZ67 所示，磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的 时间可忽略，它们接在电压为 U、【 精品教育资源文库 】 频率为 f 的交流电源上，若 A 处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是( ) 图 KZ67 A若只增大交流电压 U，则质子获得的最大动能增大 B若只增大交流电压 U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短 C若磁感应强度 B
8、增大，交流电频率 f 必须适当增大才能正常工作 D不改变磁感应强度 B 和交流电频率 f，该回旋加速器也能用于加速 粒子 8自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率如图 KZ68 甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传 感器一次，传感器会输出一个脉冲电压图乙为霍尔元件的工作原理图当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差下列说法正确的是 ( ) 甲 乙 图 KZ68 A根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小 B自行车的车速越大，霍尔电势差越高 C图乙
9、中霍尔元件的电流 I 是由正电荷定向运动形成的 D如果长时间不更 换传感器的电源，霍尔电势差将减小 三、非选择题 9 (2016 年山东淄博第一中学高三期末 )如图 KZ69 所示，静止于 A 处的离子，经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从 P 点垂直 CF 进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场，已知圆弧虚线的半径为 r，其所在处场强为 E，方向如图所示离子质量为 m、电荷量为 q， QF 2d、 PF 3d，离子重力不计 (1)求加速电场的电压 U. (2)若离子恰好能打在 Q 点上，求矩形区域 QFCD 内匀强电场场强 E0的值 (3
10、)若撤去矩形 区域 QFCD 内的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在 QF 上，求磁场磁感应强度 B 的取值范围 【 精品教育资源文库 】 图 KZ69 10 (2017 年江苏卷 )一台质谱仪的工作原理如图 KZ610 所示大量的甲、乙两种离子飘入电压为 U0的加速电场，其初速度几乎为 0，经过加速后，通过宽为 l 的狭缝 MN 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，最后打到照相底片上已知甲、乙两种离子的电荷量均为 q，质量分别为 2m 和 m，图中虚线为经过狭缝左、右边界 M、 N 的甲种离子 的运动轨迹不考虑离子间的相互作用 (1)求甲种离子打在底片上的位置到 N 点的最小距离 x. (2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域，并求该区域最窄处的宽度 d. (3)若考虑加速电压有波动，在 (U0 U)到 (U0 U)之间变化，要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠，求狭缝宽度 l 满足的条件 图 KZ610
