2023版新教材高考物理復(fù)習(xí)特訓(xùn)卷考點(diǎn)十一磁場安培力與洛倫茲力第90練STSE問題洛倫茲力與現(xiàn)代科技

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！第90練(STSE問題)洛倫茲力與現(xiàn)代科技（時(shí)間20分鐘）思維方法1．速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)和霍爾元件等．各種電磁儀器中，最終平衡的標(biāo)志是qvB＝qE＝qeq\f(U,d).2．對回旋加速器：(1)所加交變電場的周期T等于粒子做圓周運(yùn)動的周期；(2)粒子最大速度v＝eq\f(qBR,m)，與加速電壓U無關(guān)．選擇題1.如圖所示，水平放置的兩塊平行金屬板，充電后與電源斷開．板間存在著方向豎直向下的勻強(qiáng)電場E和垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計(jì)重力及空氣阻力)，以水平速度v0從兩極板的左端中間射入場區(qū)，恰好做勻速直線運(yùn)動．則()A．粒子一定帶正電B．若僅將板間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子運(yùn)動軌跡偏向下極板C．若將磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場強(qiáng)度均變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子仍將做勻速直線運(yùn)動D．若撤去電場，粒子在板間運(yùn)動的最長時(shí)間有可能是eq\f(2πm,qB)2．(多選)如圖所示是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源兩端相連．現(xiàn)分別加速質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)和氘核(eq\o\al(2,1)H).下列說法中正確的是()A．它們的最大速度相同B．質(zhì)子的最大動能大于氘核的最大動能C．加速質(zhì)子和氘核所用高頻電源的頻率相同D．僅增大高頻電源的電壓不可能增大粒子的最大動能3．(多選)磁流體發(fā)電機(jī)又叫等離子體發(fā)電機(jī)，如圖所示，燃燒室在3000K的高溫下將氣體全部電離為正離子與負(fù)離子，即高溫等離子體．高溫等離子體經(jīng)噴管提速后以1000m/s的速度進(jìn)入矩形發(fā)電通道．發(fā)電通道有垂直于噴射速度方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為6T，等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在兩極間形成電勢差，已知發(fā)電通道長a＝50cm，寬b＝20cm，高d＝20cm，等離子體的電阻率ρ＝2Ω·m，則以下判斷中正確的是()A．發(fā)電機(jī)的電動勢為1200VB．開關(guān)斷開時(shí)，高溫等離子體可以勻速通過發(fā)電通道C．當(dāng)外接電阻為8Ω時(shí)，電流表示數(shù)為150AD．當(dāng)外接電阻為4Ω時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率最大4．[2020·全國卷Ⅱ，17]CT掃描是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，CT掃描機(jī)可用于對多種病情的探測．圖(a)是某種CT機(jī)主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖(b)所示．圖(b)中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場；經(jīng)調(diào)節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實(shí)線所示的方向前進(jìn)，打到靶上，產(chǎn)生X射線(如圖中帶箭頭的虛線所示)；將電子束打到靶上的點(diǎn)記為P點(diǎn)．則()A．M處的電勢高于N處的電勢B．增大M、N之間的加速電壓可使P點(diǎn)左移C．偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于紙面向外D．增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可使P點(diǎn)左移5．質(zhì)譜儀可以測定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示，有機(jī)物的氣體分子從樣品室注入離子化室，在高能電子作用下，樣品氣體分子離子化或碎裂成離子．若離子化后的離子帶正電，初速度為零，此后經(jīng)過高壓電源區(qū)、圓形磁場室(內(nèi)為勻強(qiáng)磁場)、真空管，最后打在記錄儀上，通過處理就可以得到離子比荷eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(q,m)))，進(jìn)而推測有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)．已知高壓電源的電壓為U，圓形磁場區(qū)的半徑為R，真空管與水平面夾角為θ，離子進(jìn)入磁場室時(shí)速度方向指向圓心．則下列說法正確的是()A．高壓電源A端應(yīng)接電源的正極B．磁場室的磁場方向必須垂直紙面向里C．若離子化后的兩同位素X1、X2(X1質(zhì)量大于X2質(zhì)量)同時(shí)進(jìn)入磁場室后，出現(xiàn)圖中的軌跡Ⅰ和Ⅱ，則軌跡Ⅰ一定對應(yīng)X1D．若磁場室內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)記錄儀接收到一個(gè)明顯的信號時(shí)，與該信號對應(yīng)的離子比荷eq\f(q,m)＝eq\f(2Utan2\f(θ,2),B2R2)第90練（STSE問題）洛倫茲力與現(xiàn)代科技1．答案：C解析：不計(jì)重力，粒子僅受電場力和磁場力做勻速直線運(yùn)動，合力為零．電場力與磁場力等大反向．該粒子可以是正電荷，也可以是負(fù)電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；僅將板間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，由于帶電荷量不變，板間電場強(qiáng)度不變，帶電粒子仍做勻速直線運(yùn)動，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若將磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場強(qiáng)度均變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子所受電場力和磁場力均變?yōu)樵瓉淼?倍，仍將做勻速直線運(yùn)動，C對．若撤去電場，粒子將偏向某一極板，甚至從左側(cè)射出，粒子在板間運(yùn)動的最長時(shí)間可能是在磁場中運(yùn)動周期的一半，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．答案：BD解析：設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，則氘核質(zhì)量為2m，電荷量為q，它們的最大速度分別為v1＝eq\f(BqR,m)和v2＝eq\f(BqR,2m)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；質(zhì)子的最大動能Ek1＝eq\f(B2q2R2,2m)，氘核的最大動能Ek2＝eq\f(B2q2R2,4m)，選項(xiàng)B正確；高頻電源的頻率與粒子在磁場中的回旋頻率相同，即f1＝eq\f(qB,2πm)，f2＝eq\f(qB,4πm)，所以加速質(zhì)子和氘核所用高頻電源的頻率不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；被加速的粒子的最大動能與高頻電源的電壓無關(guān)，所以僅增大高頻電源的電壓不可能增大粒子的最大動能，選項(xiàng)D正確．3．答案：ABD解析：離子在復(fù)合場中由eq\f(U,d)q＝qvB，得電源電動勢U＝vBd＝1200V，故A正確；開關(guān)斷開時(shí)，高溫等離子體在磁場力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致極板間存在電壓，當(dāng)電場力與磁場力平衡時(shí)，高溫等離子體可以勻速通過發(fā)電通道，故B正確；由電阻定律r＝ρeq\f(d,ab)＝4Ω，得發(fā)電機(jī)內(nèi)阻為4Ω，由閉合電路歐姆定律得，當(dāng)外接電阻為8Ω時(shí)，電流為100A，故C錯(cuò)誤；當(dāng)外電路總電阻R＝r時(shí)有最大輸出功率，故D正確．4．答案：D解析：電子帶負(fù)電，故必須滿足N處的電勢高于M處的電勢才能使電子加速，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由左手定則可判定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；對加速過程應(yīng)用動能定理有eU＝eq\f(1,2)mv2，設(shè)電子在磁場中運(yùn)動半徑為r，由洛倫茲力提供向心力有evB＝eq\f(mv2,r)，則r＝eq\f(mv,Be)，電子運(yùn)動軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知，電子從磁場射出的速度方向與水平方向的夾角θ滿足sinθ＝eq\f(d,r)（其中d為磁場寬度），聯(lián)立可得sinθ＝dBeq\r(\f(e,2mU))，可見增大U會使θ減小，電子在靶上的落點(diǎn)P右移，增大B可使θ增大，電子在靶上的落點(diǎn)P左移，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．5．答案：D解析：加速帶正電的離子，高壓電源的B端帶正電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由左手定則可知磁場方向垂直紙面向外，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由洛倫茲力提供向心力得軌道半徑r＝eq\f(mv,qB)，同位素的電荷量相同，所以軌道半徑小的軌跡Ⅰ對應(yīng)的離子質(zhì)量小，即為X2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在電場中有qU＝eq\f(1,2)mv2，在磁場中有r＝eq\f(mv,qB)，且有ta