2019年高考物理双基突破:专题24-带电粒子在复合场中的实际应用(精练)含答案解析
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1、1 (多选)如图,虚线所围的区域内存在电场强度为 E 的匀强电场和磁感应强度为 B 的匀强磁场。从左方水平射入的电子,穿过该区域时未发生偏转则下列分析中可能正确的是AE 竖直向上,B 垂直纸面向外,电子做匀速直线通过区域BE 竖直向上,B 垂直纸面向里,电子做匀速直线通过区域CE 和 B 都是沿水平方向,电子做匀减速直线运动通过区域DE 和 B 都是沿水平方向,电子做匀加速直线运动通过区域【答案】ACD2 (多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个 D 形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两 D 形金属盒处于垂
2、直于盒底的匀强磁场中,如图,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法中正确的是A减小狭缝间的距离 B增大磁场的磁感应强度C增大 D 形金属盒的半径 D增大匀强电场间的加速电压【答案】BC【解析】由 qvBm ,解得 v .则动能 Ek mv2 ,知最大动能与加速的电压无关,与v2R qBRm 12 q2B2R22m狭缝间的距离无关,与磁感 应强度大小和 D 形盒的半径有关,增大磁感应强度和 D 形盒的半径,可以增加粒子的最大动能,故 B、C 正确,A 、D 错误。 6现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转
3、后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的 12 倍。此离子和质子的质量比约为A11 B12 C 121 D144【答案】 D【解析】带电粒子在加速电场中运动时,有 qU mv2,在磁场中偏转时,其半径 r ,由以上两式12 mvqB整理得:r 。由于质子与一价正离子的电荷量相同,B 1B 2112,当半径相等时,解得:1B2mUq144,选项 D 正确。m2m17 (多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源相连接的两个 D 形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的
4、电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两 D 形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中 ,要增大带电粒子射出时的动能,下列说法中正确的是A增加交流电的电压 B增大磁感应强度 C改变磁场方向 D增大加速器半径【答案】BD 8一个用于加速质子的回旋加速器,其核心部分如图,D 形盒半径为 R,垂直 D 形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为 B,两盒分别与交流电源 相连。下列说法正确的是A质子被加速后的最大速度随 B、R 的增大而增大B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C只要 R 足够大,质子的速度可以被加速到任意值 D不需要改变任何量,这个装置也能用于加速 粒子【答案】A 【解析】由 r 知,当
5、r R 时,质子有最大速度 vm ,即 B、 R 越大,v m 越大,v m 与加速电压mvqB qBRm无关,A 对、B 错。随着质子速度 v 的增大、质量 m 会发生变化,据 T 知质子做圆周运动的周期会2mqB变化,所加交流电与其运动不再同步,即质子不可能一直被加速下去,C 错。由上面周期公式知 粒子与质子做圆周运动的周期不同,故此装置不能用于加速 粒子, D 错。9 (多选)如图是质谱仪工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 和 E。平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 A1A2。平板 S
6、 下方有磁感应强度为 B0 的匀强磁场。下列表述正确的是A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于EBD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P,粒子的荷质比越小【答案】AC 10在如图所示的平行板器件中,电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直。一带电粒子(重力不计)从左端以速度 v 沿虚线 射入后做直线运动,则该粒子 A一定带正电 B速度 vEBC若速度 v ,粒子一定不能从板间射出EBD若此粒子从右端沿虚线方向进入,仍做直线运动 【答案】B11 (多选)如图,a、b 是一对平行金属板,分别接到直流电源的两极上,使 a、b 两板间产生
7、匀强电场 E,右边有一块挡板,正中间开有一小孔 d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。从两板左侧中点 c 处射入一束正离子(不计重力) ,这些正离子都沿直线运动到右侧,从 d 孔射出后分成三束,则下列判断正确的是A这三束正离子的速度一定不相同B这三束正离子的比荷一定不相同Ca、b 两板间的匀强电场方向一定由 a 指向 bD若这三束离子改为带负电而其他条件不变,则仍能从 d 孔射出【答案】BCD【解析】因为三束正离子在两极板间都是沿直线运动的,电场力等于洛伦兹力,可以判断三束正离子的速度一定相同,且电场方向一定由 a 指向 b,A 错误, C 正确;在右侧磁场
8、中三束正离子运动轨迹半径不同,可知这三束正离子的比荷一定不相同,B 项正确;若将这三束离子改为带负电,而其他条件不变的情况下分析受力可知,三束离子在两板间仍做匀速直线运动,仍能从 d 孔射出,D 项正确。12 (多选)如图表示磁流体发电机的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正离子和负离子,而从整体来说呈中性)沿图示方向喷射入磁场,磁场中有两块金属板 A、B,这时金属板上就聚集了电荷。在磁极配置如图中所示的情况下,下列说法正确的是AA 板带负电 B有电流从 b 经用电器流向 aC金属板 A、B 间的电场方向向下D等离子体发生偏转的原因是离子所受的洛伦兹力大于所受的电场力【答案
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