2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 小專(zhuān)題6 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用學(xué)案.doc

小專(zhuān)題6　帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2017年遼寧大連高三二模)圖KZ61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(xiàn)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(chǎng)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(chǎng)區(qū)域再加一豎直向下，場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，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(shuō)法正確的是(　　) 圖KZ61 A．粒子帶負(fù)電 B．初速度為v＝ C．比荷為＝ D．比荷為＝ 2．(2016年山東濟(jì)南一模)質(zhì)譜儀是一種測(cè)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KZ62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(lái)時(shí)速度很小，可忽略不計(jì)，粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(如圖中線(xiàn)框所示)，最終打到照相底片上．測(cè)得甲、乙兩種粒子打在照相底片上的點(diǎn)到入射磁場(chǎng)點(diǎn)的距離之比為5∶4，則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比是(　　) 圖KZ62 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(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)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(chǎng)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(xiàn)、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖KZ63所示．由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)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(chǎng)可看做是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零．在某次監(jiān)測(cè)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(shì)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KZ63 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，a負(fù)、b正 4．如圖KZ64所示，長(zhǎng)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(chǎng)，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(guò)專(zhuān)用管道導(dǎo)出．由于運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場(chǎng)的作用，將產(chǎn)生大小不變的電動(dòng)勢(shì)．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(guò)的物理知識(shí)，可求得可變電阻R消耗電功率的最大值為(　　) 圖KZ64 A. B. C. D. 5．(2017年江蘇泰州中學(xué)高三檢測(cè))圖KZ65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(zhǎng)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(chǎng)，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(huà)出)．海流方向如圖所示，海流速率為v，下列說(shuō)法不正確的是(　　) 圖KZ65 A．M板電勢(shì)髙于N板的電勢(shì) B．發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為Bdv C．發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)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KZ66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(chǎng)，帶電粒子可在環(huán)中做圓周運(yùn)動(dòng)．A、B為兩塊中心開(kāi)有小孔的距離很近的極板，原來(lái)電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過(guò)A板準(zhǔn)備進(jìn)入A、B之間時(shí)，A板電勢(shì)升高為＋U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間的電場(chǎng)中得到加速；每當(dāng)粒子離開(kāi)B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零，粒子在電場(chǎng)的加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場(chǎng)中繞行半徑r不變．若粒子通過(guò)A、B板的時(shí)間不可忽略，能定性反映A板電勢(shì)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KZ66 A 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KZ67所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，兩盒間的狹縫很小，粒子穿過(guò)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(shuō)法正確的是(　　) 圖KZ67 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．自行車(chē)速度計(jì)利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)速率．如圖KZ68甲所示，自行車(chē)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(chǎng)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(chǎng)力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差，即為霍爾電勢(shì)差．下列說(shuō)法正確的是(　　) 甲 乙 圖KZ68 A．根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和自行車(chē)車(chē)輪的半徑即可獲知車(chē)速大小 B．自行車(chē)的車(chē)速越大，霍爾電勢(shì)差越高 C．圖乙中霍爾元件的電流I是由正電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的 D．如果長(zhǎng)時(shí)間不更換傳感器的電源，霍爾電勢(shì)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KZ69所示，靜止于A處的離子，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓弧虛線(xiàn)通過(guò)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(chǎng)，電場(chǎng)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(chǎng)，已知圓弧虛線(xiàn)的半徑為r，其所在處場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E0的值． (3)若撤去矩形區(qū)域QFCD內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng)，換為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，要求離子能最終打在QF上，求磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍． 圖KZ69 10．(2017年江蘇卷)一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖KZ610所示．大量的甲、乙兩種離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為0，經(jīng)過(guò)加速后，通過(guò)寬為l的狹縫MN沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(xiàn)為經(jīng)過(guò)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(xiàn)標(biāo)出磁場(chǎng)中甲種離子經(jīng)過(guò)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(méi)有重疊，求狹縫寬度l滿(mǎn)足的條件． 圖KZ610