2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 小專題6 帶電粒子在復(fù)合場中運動的科技應(yīng)用學(xué)案

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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)合場中運動的科技應(yīng)用學(xué)案 一、單項選擇題 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,出現(xiàn)一個光斑.在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場后,粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿半徑為r的圓弧運動,打在熒光屏上的P點,然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下,場強大小為E的勻強電場,光斑從P點又回到O點,關(guān)于該粒子(不計重力),下列說法正確的是(  ) 圖KZ6-1 A.粒子帶負電 B.初速度為v= C.比荷為= D.比荷為=

2、 2.(2016年山東濟南一模)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出來時速度很小,可忽略不計,粒子經(jīng)過加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場(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到入射磁場點的距離之比為5∶4,則它們在磁場中運動的時間之比是(  ) 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,利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度.電磁血流計由一對電極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,兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直,如圖KZ6-3所示.由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動,電極a、b之間會有微小電勢差.在達到平衡時,血管內(nèi)部的電場可看做是勻強電場,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,兩觸點間的距離為3.0 mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點間的電勢差為160 μV,磁感應(yīng)強度的大小為0.040 T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負為(  ) 圖KZ6-3 A.1.3 m/s,a正、b負 B.2.7 m/s,a正、b負 C.1.3 m/s,a負、b正 D.2.7 m/s,

4、a負、b正 4.如圖KZ6-4所示,長方體發(fā)電導(dǎo)管的前后兩個側(cè)面是絕緣體,上下兩個側(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,有一勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為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,并通過專用管道導(dǎo)出.由于運動的電離氣體受到磁場的作用,將產(chǎn)生大小不變的電動勢.若不計氣體流動時的阻力,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,在管道中加一個與前后表面垂直的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為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)電機的電動勢為Bdv C.發(fā)電機的電動勢為Bav D.管道內(nèi)海水受到的安培力方向向左 二、多項選擇題 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)強度大小可調(diào)的均勻磁場,帶電粒子可在環(huán)中做圓周運動.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)備進入A、B之間時,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,A板電勢又降為零,粒子在電場的加速下動能不斷增大,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)強度B隨時間t變化的關(guān)系的是(  ) 圖KZ6-6 A

7、B C D 7.(2016年江蘇揚州一模)回旋加速器工作原理示意圖如圖KZ6-7所示,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直,兩盒間的狹縫很小,粒子穿過的時間可忽略,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行時間會變短 C.若磁感應(yīng)強度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、.自行車速度計利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運動速率.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,傳感器會輸出一個脈沖電壓.圖乙為霍爾元件的工作原理圖.當(dāng)磁場靠近霍爾元件時,導(dǎo)體內(nèi)定向運動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是由正電荷定向運動形成的 D.如果長時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點垂直CF進入矩形區(qū)域的有界勻強電場,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. (1)求加速電場的電壓U. (2)若離子恰好能打在Q點上,求矩形區(qū)域QFCD內(nèi)勻強電場場強E0的值. (3)若撤去矩形區(qū)域QFCD內(nèi)的勻強電場

10、,換為垂直紙面向里的勻強磁場,要求離子能最終打在QF上,求磁場磁感應(yīng)強度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入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,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的甲種離子的運動軌跡.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,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

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