第十一章專題強(qiáng)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(xué)檢測(cè))關(guān)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(dòng)能增大，可增加電壓UB．圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，可以判斷出B極板是發(fā)電機(jī)的正極，A極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)極C．圖丙是速度選擇器的示意圖，帶電粒子(不計(jì)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(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)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(duì)平行金屬板中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中電場(chǎng)的方向與金屬板垂直，磁場(chǎng)的方向與金屬板平行且垂直紙面向里，如圖所示．一質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)以速度v0自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，恰沿中軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)．下列粒子分別自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)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(xué)模擬)自行車速度計(jì)可以利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車輪的運(yùn)動(dòng)速率．如圖甲所示，一塊磁體安裝在前輪上，輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁體就靠近傳感器一次，傳感器就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓．如圖乙所示，電源輸出電壓為U1，當(dāng)磁場(chǎng)靠近霍爾元件時(shí)，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢(shì)差U2(前表面的電勢(shì)低于后表面的電勢(shì))．下列說法中錯(cuò)誤的是()A．圖乙中霍爾元件的載流子帶負(fù)電B．已知自行車車輪的半徑，再根據(jù)單位時(shí)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(chǎng)區(qū)，經(jīng)電場(chǎng)加速后通過狹縫S2、S3垂直于磁場(chǎng)邊界MN射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，離子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后軌跡發(fā)生分離，最終到達(dá)照相底片D上．不考慮離子間的相互作用，則()A．靜電力對(duì)每個(gè)氖20和氖22做的功不相等B．氖22進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度較大C．氖22在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑較小D．若加速電壓發(fā)生波動(dòng)，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(zhì)檢)勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器(如圖甲所示)，其原理如圖乙所示，加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，現(xiàn)對(duì)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(yùn)動(dòng)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(zhì)量為eq\f(eB,2πf)D．該回旋加速器接頻率為f的高頻電源時(shí)，也可以對(duì)氦核(eq\o\al(4,2)He)加速6．(2023·浙江省柯橋中學(xué)模擬)在實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)如圖甲所示，其原理可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示模型：廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出．流量Q等于單位時(shí)間通過橫截面的導(dǎo)電液體的體積．空間有垂直紙面向里且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并測(cè)出M、N間的電壓U，則下列說法正確的是()A．正、負(fù)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(jì)也可以用于測(cè)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(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在AC板間，虛線中間不需加電場(chǎng)，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)這種改進(jìn)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(guān)B．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次C．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2等于P2P3D．加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化8.現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)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(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場(chǎng)加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場(chǎng)．若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場(chǎng)加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場(chǎng)，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來的12倍．此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A．11 B．12C．121 D．1449.磁流體發(fā)電機(jī)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(chǎng)方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可在相距為d、正對(duì)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(shí)在兩金屬板間均勻分布，電阻率為ρ.忽略邊緣效應(yīng)，不計(jì)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(fù)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(fù)極，a、b兩端電壓U＝eq\f(BdvRS,Rd＋ρS)10．“天問一號(hào)”火星探測(cè)器由地火轉(zhuǎn)移階段進(jìn)入火星俘獲階段后，環(huán)繞火星飛行三個(gè)月，反復(fù)對(duì)首選著陸區(qū)進(jìn)行預(yù)先探測(cè)．“天問一號(hào)”環(huán)繞器攜帶磁強(qiáng)計(jì)等探測(cè)儀器．目前有一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，原理如圖所示．電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流．已知金屬導(dǎo)體單位長(zhǎng)度中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過程中，自由電子的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)．兩電極M、N分別與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差為U.則關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極M、N的正負(fù)說法正確的是()①M(fèi)為正、N為負(fù)②M為負(fù)、N為正③磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為eq\f(neU,aI)④磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為eq\f(nebU,I)A．①③B．①④C．②③D．②④11．如圖為某種質(zhì)譜儀的示意圖，該質(zhì)譜儀由加速電場(chǎng)、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(chǎng)；磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外．質(zhì)子和待測(cè)未知粒子x先后從靜止開始經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后沿中心軸線通過靜電分析器，從P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終分別打到膠片上的C、D點(diǎn)．已知質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為q，粒子x的電荷量是質(zhì)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(chǎng)強(qiáng)度大小E；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；(3)粒子x的質(zhì)量M.12．圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并與高頻電源相連．帶電粒子從靜止開始