第十一章專題強化練十九洛倫茲力與現(xiàn)代科技

1．(2023·江蘇省南京中華中學檢測)關于下列四幅圖的說法正確的是()A．圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，要想粒子獲得的最大動能增大，可增加電壓UB．圖乙是磁流體發(fā)電機的結構示意圖，可以判斷出B極板是發(fā)電機的正極，A極板是發(fā)電機的負極C．圖丙是速度選擇器的示意圖，帶電粒子(不計重力)能夠從右向左沿直線勻速通過速度選擇器D．圖丁是質譜儀的結構示意圖，粒子打在底片上的位置越靠近狹縫S3說明粒子的比荷越小2.(2021·福建卷·2)一對平行金屬板中存在勻強電場和勻強磁場，其中電場的方向與金屬板垂直，磁場的方向與金屬板平行且垂直紙面向里，如圖所示．一質子(eq\o\al(1,1)H)以速度v0自O點沿中軸線射入，恰沿中軸線做勻速直線運動．下列粒子分別自O點沿中軸線射入，能夠做勻速直線運動的是(所有粒子均不考慮重力的影響)()A．以速度eq\f(v0,2)射入的正電子(eq\o\al(0,1)e)B．以速度v0射入的電子(eq\o\al(0,－1)e)C．以速度2v0射入的核(eq\o\al(2,1)H)D．以速度4v0射入的α粒子(eq\o\al(4,2)He)3．(2023·江蘇省昆山中學模擬)自行車速度計可以利用霍爾效應傳感器獲知自行車輪的運動速率．如圖甲所示，一塊磁體安裝在前輪上，輪子每轉一圈，磁體就靠近傳感器一次，傳感器就會輸出一個脈沖電壓．如圖乙所示，電源輸出電壓為U1，當磁場靠近霍爾元件時，在導體前后表面間出現(xiàn)電勢差U2(前表面的電勢低于后表面的電勢)．下列說法中錯誤的是()A．圖乙中霍爾元件的載流子帶負電B．已知自行車車輪的半徑，再根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)，即獲得車速大小C．若傳感器的電源輸出電壓U1變大，則U2變大D．若自行車的車速越大，則U2越大4．(2023·江蘇常州市模擬)如圖所示，電荷量相等的兩種離子氖20和氖22先后從容器A下方的狹縫S1飄入(初速度為零)電場區(qū)，經(jīng)電場加速后通過狹縫S2、S3垂直于磁場邊界MN射入勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，離子經(jīng)磁場偏轉后軌跡發(fā)生分離，最終到達照相底片D上．不考慮離子間的相互作用，則()A．靜電力對每個氖20和氖22做的功不相等B．氖22進入磁場時的速度較大C．氖22在磁場中運動的半徑較小D．若加速電壓發(fā)生波動，兩種離子打在照相底片上的位置可能重疊5．(2023·江蘇省高三質檢)勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器(如圖甲所示)，其原理如圖乙所示，加速器由兩個銅質D形盒D1、D2構成，其間留有空隙，現(xiàn)對氚核(eq\o\al(3,1)H)加速，所需的高頻電源的頻率為f，已知元電荷為e，下列說法正確的是()A．被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運動的周期隨半徑的增大而增大B．高頻電源的電壓越大，氚核最終射出回旋加速器的速度越大C．氚核的質量為eq\f(eB,2πf)D．該回旋加速器接頻率為f的高頻電源時，也可以對氦核(eq\o\al(4,2)He)加速6．(2023·浙江省柯橋中學模擬)在實驗室中有一種污水流量計如圖甲所示，其原理可以簡化為如圖乙所示模型：廢液內(nèi)含有大量正、負離子，從直徑為d的圓柱形容器右側流入，左側流出．流量Q等于單位時間通過橫截面的導電液體的體積．空間有垂直紙面向里且磁感應強度大小為B的勻強磁場，并測出M、N間的電壓U，則下列說法正確的是()A．正、負離子所受洛倫茲力方向是相同的B．容器內(nèi)液體的流速為v＝eq\f(U,Bd)C．污水流量計也可以用于測量不帶電的液體的流速D．污水流量為Q＝eq\f(πUd,2B)7.如圖為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在AC板間，虛線中間不需加電場，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中做勻速圓周運動，對這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()A．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關B．帶電粒子每運動一周被加速一次C．帶電粒子每運動一周P1P2等于P2P3D．加速電場方向需要做周期性的變化8.現(xiàn)代質譜儀可用來分析比質子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定．質子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經(jīng)勻強磁場偏轉后從出口離開磁場．若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經(jīng)勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應強度增加到原來的12倍．此離子和質子的質量比約為()A．11 B．12C．121 D．1449.磁流體發(fā)電機的原理如圖所示．將一束等離子體連續(xù)以速度v垂直于磁場方向噴入磁感應強度大小為B的勻強磁場中，可在相距為d、正對面積為S的兩平行金屬板間產(chǎn)生電壓．現(xiàn)把上、下板和電阻R連接，上、下板等效為直流電源的兩極．等離子體穩(wěn)定時在兩金屬板間均勻分布，電阻率為ρ.忽略邊緣效應，不計離子的重力及離子間相互作用，下列說法正確的是()A．上板為正極，a、b兩端電壓U＝BdvB．上板為負極，a、b兩端電壓U＝eq\f(Bd2vρS,RS＋ρd)C．上板為正極，a、b兩端電壓U＝eq\f(BdvRS,RS＋ρd)D．上板為負極，a、b兩端電壓U＝eq\f(BdvRS,Rd＋ρS)10．“天問一號”火星探測器由地火轉移階段進入火星俘獲階段后，環(huán)繞火星飛行三個月，反復對首選著陸區(qū)進行預先探測．“天問一號”環(huán)繞器攜帶磁強計等探測儀器．目前有一種磁強計，用于測定磁場的磁感應強度，原理如圖所示．電路有一段金屬導體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強磁場中，導體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流．已知金屬導體單位長度中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導電過程中，自由電子的定向移動可視為勻速運動．兩電極M、N分別與金屬導體的前后兩側接觸，用電壓表測出金屬導體前后兩個側面間的電勢差為U.則關于磁感應強度的大小和電極M、N的正負說法正確的是()①M為正、N為負②M為負、N為正③磁感應強度的大小為eq\f(neU,aI)④磁感應強度的大小為eq\f(nebU,I)A．①③B．①④C．②③D．②④11．如圖為某種質譜儀的示意圖，該質譜儀由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成．靜電分析器通道中心軸線的半徑為R，通道內(nèi)存在均勻輻向電場；磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場，方向垂直紙面向外．質子和待測未知粒子x先后從靜止開始經(jīng)加速電壓為U的電場加速后沿中心軸線通過靜電分析器，從P點垂直邊界進入磁分析器，最終分別打到膠片上的C、D點．已知質子質量為m、電荷量為q，粒子x的電荷量是質子的2倍，PC＝2R，PD＝2eq\r(2)R.求：(1)靜電分析器中心軸線處的電場強度大小E；(2)磁感應強度大小B；(3)粒子x的質量M.12．圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，并與高頻電源相連．帶電粒子從靜止開始