暑假作業(yè)03 質(zhì)譜儀、回旋加速器等儀器（解析版）-2025版高二物理暑假作業(yè)

限時(shí)練習(xí)：90min完成時(shí)間：月日天氣：作業(yè)03質(zhì)譜儀、回旋加速器等儀器一、質(zhì)譜儀1．構(gòu)造：主要構(gòu)件有加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和照相底片．2．運(yùn)動(dòng)過程(如圖)(1)加速：帶電粒子經(jīng)過電壓為U的加速電場(chǎng)加速，qU＝eq\f(1,2)mv2.由此可得v＝eq\r(\f(2qU,m)).(2)偏轉(zhuǎn)：垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，r＝eq\f(mv,qB)，可得r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q)).3．分析：從粒子打在底片D上的位置可以測(cè)出圓周的半徑r，進(jìn)而可以算出粒子的比荷．4．應(yīng)用：可以測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素．二、回旋加速器1.回旋加速器的構(gòu)造：兩個(gè)D形盒．兩D形盒接交流電源，D形盒處于垂直于D形盒的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖．2．工作原理(1)電場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的電場(chǎng)．作用：帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時(shí)被加速．(2)磁場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：D形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而改變運(yùn)動(dòng)方向，半個(gè)圓周后再次進(jìn)入電場(chǎng)．三、速度選擇器1．裝置及要求如圖，兩極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，二者方向互相垂直，帶電粒子從左側(cè)平行于極板射入，不計(jì)粒子重力．2．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE＝qvB，即v＝eq\f(E,B).3．速度選擇器的特點(diǎn)(1)v的大小等于E與B的比值，即v＝eq\f(E,B).速度選擇器只對(duì)選擇的粒子的速度有要求，而對(duì)粒子的質(zhì)量、電荷量大小及帶電正、負(fù)無要求．(2)當(dāng)v＞eq\f(E,B)時(shí)，粒子向F洛方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做負(fù)功，粒子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大．(3)當(dāng)v＜eq\f(E,B)時(shí)，粒子向F電方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做正功，粒子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減?。?4)速度選擇器只能單向選擇：若粒子從另一方向射入，則不能穿出速度選擇器．四、磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理圖如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示．設(shè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度為v，帶電荷量為q，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，極板間距離為d，極板間電壓為U，根據(jù)FB＝FE，有qvB＝qE＝eq\f(qU,d)，得U＝Bdv.根據(jù)外電路斷開時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于路端電壓，故此磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為E電源＝U＝Bdv.根據(jù)左手定則可判斷，正離子向M極板偏轉(zhuǎn)，M極板積聚正離子，電勢(shì)高，為發(fā)電機(jī)正極，N極板積聚負(fù)離子，電勢(shì)低，為發(fā)電機(jī)負(fù)極．五、電磁流量計(jì)如圖甲、乙所示是電磁流量計(jì)的示意圖．設(shè)管的直徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是由于導(dǎo)電液體中電荷受到洛倫茲力作用，在管壁的上、下兩側(cè)堆積產(chǎn)生的．到一定程度后，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定值U，上、下兩側(cè)堆積的電荷不再增多，此時(shí)，洛倫茲力和靜電力平衡，有qvB＝qE＝qeq\f(U,D)，所以v＝eq\f(U,DB)，又圓管的橫截面積S＝eq\f(1,4)πD2，故流量Q＝Sv＝eq\f(πUD,4B).六、如圖所示，高度為h、厚度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為U＝RHeq\f(IB,d)，式中的比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)．一、單選題1．一對(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（）以速度自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．以速度的射入的正電子B．以速度射入的電子C．以速度射入的核D．以速度射入的a粒子【答案】B【解析】質(zhì)子（）以速度自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，恰沿中軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)，將受到向上的洛倫茲力和電場(chǎng)力，滿足解得即質(zhì)子的速度滿足速度選擇器的條件；A．以速度的射入的正電子，所受的洛倫茲力小于電場(chǎng)力，正電子將向下偏轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；B．以速度射入的電子，依然滿足電場(chǎng)力等于洛倫茲力，而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即速度選擇題不選擇電性而只選擇速度，故B正確；C．以速度射入的核，以速度射入的a粒子，其速度都不滿足速度選器的條件，故都不能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故CD錯(cuò)誤；故選B。2．如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩平行金屬板A、B與電阻R和電流表相連，現(xiàn)將等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，下列說法正確的是（）A．A板的電勢(shì)高于B板電勢(shì) B．若只增大兩板間距離，電流表示數(shù)減小C．若只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，電流表示數(shù)減小 D．磁流體發(fā)電機(jī)的非靜電力為洛倫茲力【答案】D【解析】A．等離子體進(jìn)入磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則可知正電荷向下偏，打在下極板上；負(fù)電荷向上偏，打在上極板上；所以下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，則B板的電勢(shì)高于A板的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)穩(wěn)定時(shí)電場(chǎng)力等于磁場(chǎng)力即則有再由歐姆定律可知所以，若只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，R中電流變大；若只增大兩板間距，R中電流增大，故BC錯(cuò)誤；D．由上述分析可知，磁流體發(fā)電機(jī)的非靜電力為洛倫茲力，故D正確；故選D。3．如圖所示，厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體板通過一定電流I且電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，在導(dǎo)體板的上表面A和下表面之間會(huì)產(chǎn)生一定的電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。若圖中的電流I是電子定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的恒定電流，則（）A．與導(dǎo)體板的厚度h有關(guān)B．與導(dǎo)體板的寬度d有關(guān)C．導(dǎo)體板上表面A的電勢(shì)比下表面高D．若磁場(chǎng)和電流均反向，導(dǎo)體板上表面A的電勢(shì)比下表面高【答案】B【解析】AB．當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，則有得導(dǎo)體中通過的電流為由得與導(dǎo)體板的厚度h無關(guān)，與導(dǎo)體板的寬度d有關(guān)，故A錯(cuò)誤，B正確；C．電子定向移動(dòng)中受洛倫茲力向上，導(dǎo)體上表面帶上負(fù)電，而下表面帶正電，所以導(dǎo)體上表面比下表面電勢(shì)低，故C錯(cuò)誤；B．磁場(chǎng)和電流均反向，根據(jù)左手定則可得洛倫茲力方向不變，上表面電勢(shì)低與下表面，D錯(cuò)誤；故選B。4．核廢水中包含了具有放射性的碘的同位素利用質(zhì)譜儀可分析碘的各種同位素。如圖所示，電荷量相同的和以相同的速度從O點(diǎn)進(jìn)入速度選擇器（速度選擇器中的電場(chǎng)方向水平向右、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為）后，再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為），最后打在照相底片的c、d兩點(diǎn)，不計(jì)各種粒子受到的重力。下列說法正確的是（）A．垂直紙面向里，和在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的軌道半徑之比為127∶131B．垂直紙面向里，和在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的軌道半徑之比為C．垂直紙面向外，和在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的軌道半徑之比為131∶127D．垂直紙面向外，和在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的軌道半徑之比為【答案】C【解析】由于粒子向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外，設(shè)碘131和碘127的電荷量為q，質(zhì)量分別為、，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，則碘131在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力解得同理可得，碘127在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為則碘131和碘127的半徑之比為故選C。二、多選題5．質(zhì)譜儀是科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中的重要工具。質(zhì)譜儀的工作原理示意圖如圖所示，粒子源S從小孔向下射出各種速度的氕核、氘核、氚核及氦核，粒子經(jīng)小孔進(jìn)入速度選擇器后，只有速度合適的粒子才能沿直線經(jīng)過小孔，并垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感光底片PQ上僅出現(xiàn)了A、B、C三個(gè)光斑，光斑A到小孔的距離為2d。已知速度選擇器兩板間存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩板間距為d，板間電壓為U，下列說法正確的是（

）A．極板M帶負(fù)電荷 B．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的速度大小為C．氦核的比荷為 D．相鄰兩光斑的距離均為【答案】AB【解析】A．根據(jù)左手定則可知，粒子在速度選擇器中受到的洛倫茲力向右，則電場(chǎng)力向左，極板M帶負(fù)電荷，故A正確；B．根據(jù)平衡條件有解得故B正確；C．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有解得顯然光斑A是氚核產(chǎn)生的，設(shè)氕核的質(zhì)量為、所帶的電荷量為e，則氚核的比荷為氦核的比荷為故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知光斑B是氘核和氦核產(chǎn)生的，光斑C是氕核產(chǎn)生的，B、C兩點(diǎn)將三等分，則鄰兩光斑的距離均為，故D錯(cuò)誤。故選AB。6．回旋加速器兩個(gè)D形金屬盒和一高頻交流電源兩極相連，金屬盒半徑為R，電源電壓大小為U，兩盒間狹縫的間距為d，兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近。若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，初速度為0，不考慮粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。則下列說法正確的是（

）A．所加高頻交流電源的頻率為B．粒子第二次與第一次在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為C．粒子從粒子源射出至動(dòng)能達(dá)到最大所需的時(shí)間為D．粒子從粒子源射出至離開回旋加速器在電場(chǎng)中走過的路程為【答案】BCD【解析】A．根據(jù)回旋加速器的原理可知，所接交流電源的頻率與粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等，則所接交流電源的頻率為故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有根據(jù)動(dòng)能定理，第一次進(jìn)入D盒時(shí)第二次進(jìn)入D盒時(shí)聯(lián)立解得粒子第二次與第一次在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為故B正確；C．根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有解得粒子加速后獲得的最大速度大小為粒子加速后獲得的最大動(dòng)能等于根據(jù)動(dòng)能定理，有則粒子從釋放到離開D盒所需時(shí)間為粒子從粒子源射出至動(dòng)能達(dá)到最大所需的時(shí)間為，故C正確；D．粒子從粒子源射出至離開回旋加速器在電場(chǎng)中走過的路程為故D正確。故選BCD。7．以下裝置中都涉及到磁場(chǎng)的具體應(yīng)用，關(guān)于這些裝置的說法正確的是（）A．甲圖為回旋加速器，粒子的最大動(dòng)能與加速電壓U的大小有關(guān)B．乙圖為磁流體發(fā)電機(jī)，可判斷出B極板比A極板電勢(shì)高C．丙圖為質(zhì)譜儀，打到照相底片D同一位置粒子的比荷相同D．丁圖為速度選擇器，特定速率的粒子從右側(cè)沿軸線進(jìn)入后能做直線運(yùn)動(dòng)【答案】BC【解析】A．粒子做圓周運(yùn)動(dòng)由洛倫茲力提供向心力，整理有粒子的最大動(dòng)能為粒子的最大動(dòng)能與加速電壓U的大小無關(guān)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．根據(jù)左手定則可以判斷，帶正電的粒子向B板聚集，所以B板為正極，即B極板比A極板電勢(shì)高，故B項(xiàng)正確；C．粒子由加速電場(chǎng)加速粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有整理有粒子經(jīng)過相同加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以達(dá)到同一個(gè)位置的粒子的比荷相同，故C項(xiàng)正確；D．丁圖的速度選擇器，粒子只能從左向右運(yùn)動(dòng)才符合原理。比如帶正電的粒子進(jìn)入時(shí)，洛倫茲力向上，電場(chǎng)力向下才能受力平衡，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選BC。8．霍爾效應(yīng)是美國(guó)物理學(xué)家霍爾（E。H。Hall）于1879年發(fā)現(xiàn)的。其原理如圖所示，一塊長(zhǎng)為a、寬為b、高為c的長(zhǎng)方體金屬元件，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，導(dǎo)體的電阻率為，電子的電量大小為e，在導(dǎo)體的左右兩端加上恒定電壓U和方向垂直于上表面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)體前后表面之間產(chǎn)生穩(wěn)定的電勢(shì)差，稱為霍爾電壓。下列說法正確的是（）A．導(dǎo)體前表面的電勢(shì)低于后表面的電勢(shì)B．導(dǎo)體中電流的大小為C．導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)平均速率大小為D．霍爾電壓的大小為【答案】AD【解析】A．電子定向移動(dòng)的方向與電流方向相反，有左手定則可知，前表面的電勢(shì)低于后表面，故A正確；B．根據(jù)電阻定律可得，導(dǎo)體在電流方向的電阻為根據(jù)歐姆定律可得導(dǎo)體中電流的大小為故B錯(cuò)誤；C．設(shè)導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的平均速率為v，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式有解得故C錯(cuò)誤；D．定向移動(dòng)的電子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，即解得故D正確。故選AD。9．某科研小組為了芯片的離子注入而設(shè)計(jì)了一種新型質(zhì)譜儀，裝置如圖所示。直邊界MO的上方有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，其中以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)無磁場(chǎng)，芯片的離子注入將在半圓形區(qū)域內(nèi)完成。離子源P放出的正離子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后在紙面內(nèi)垂直于MO從M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，加速電場(chǎng)的加速電壓U的大小可調(diào)節(jié)，已知M、O兩點(diǎn)間的距離為2R，離子的比荷為k，不計(jì)離子進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度及離子的重力和離子間的相互作用。下列說法正確的是（）A．若加速電壓，離子能進(jìn)入半圓區(qū)域B．若加速電壓，所有離子均不能計(jì)入半圓區(qū)域C．若離子的運(yùn)動(dòng)軌跡剛好過O點(diǎn)，則該離子的速率為D．能進(jìn)入到半圓形區(qū)域內(nèi)的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為【答案】AD【解析】AB．由動(dòng)能定理得由解得離子能進(jìn)入半圓形區(qū)域有解得A正確，B錯(cuò)誤；C．離子能夠經(jīng)過圓心，則有幾何關(guān)系解得由可得離子進(jìn)入磁場(chǎng)的初速度故C錯(cuò)誤；D．離子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短時(shí)，其對(duì)應(yīng)的軌跡圓的圓心角最小。如圖，由幾何關(guān)系，當(dāng)MN與半圓弧相切時(shí)α最大，最大α滿足解得α=30°可得對(duì)應(yīng)圓心角由能進(jìn)入到半圓形區(qū)域內(nèi)的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為故D正確。故選AD。三、解答題10．如圖所示為某款質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：離子源S、加速電場(chǎng)PQ，靜電分析器、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、記錄板，靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻向的電場(chǎng)，中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，記錄板MN緊靠靜電分析器水平放置，靜電分析器和記錄板下方分布著范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，離子源S可以發(fā)射初速度不計(jì)的正離子，已知該離子源發(fā)射的質(zhì)子經(jīng)過加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器，恰能沿靜電分析器中心線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，之后豎直向下飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終水平偏轉(zhuǎn)距離d后打在記錄板上，設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，求：（1）加速電場(chǎng)的電壓U；（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；（3）若勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的波動(dòng)范圍為，為使質(zhì)子與氘核打在記錄板上的位置不重合，ΔB的取值范圍?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）設(shè)質(zhì)子經(jīng)過加速電場(chǎng)加速后速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理可得質(zhì)子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立解得，（2）設(shè)質(zhì)子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，根據(jù)幾何關(guān)系可得質(zhì)子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立解得（3）氘核在靜電分析器和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過與質(zhì)子類似的推導(dǎo)可得，氘核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為若質(zhì)子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為與氘核在磁感應(yīng)強(qiáng)度為時(shí)，打在記錄板上同一位置，此時(shí)二者做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相等，即解得則ΔB的取值范圍為一、單選題1．如圖，一質(zhì)譜儀由加速電場(chǎng)、靜電分析器、磁分析器構(gòu)成。靜電分析器通道的圓弧中心線半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻向電場(chǎng)，方向指向圓心O，中心線處各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。磁分析器中分布著方向垂直于紙面的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界為矩形CNQD，，。質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），由靜止開始從A板經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，沿中心線通過靜電分析器，再由P點(diǎn)垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁分析器，最終打在膠片ON上，則（）A．磁分析器中磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外B．靜電分析器中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度C．僅改變粒子的比荷，粒子仍能打在膠片上的同一點(diǎn)D．要使粒子能到達(dá)NQ邊界，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為【答案】D【解析】A．由靜電分析器電場(chǎng)力充當(dāng)向心力可知，粒子帶正電，根據(jù)左手定則可知，磁分析器中磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，故A錯(cuò)誤；B．在加速電場(chǎng)中，根據(jù)動(dòng)能定理在靜電分析器電場(chǎng)力充當(dāng)向心力聯(lián)立可得故B錯(cuò)誤；C．在磁分析器中，洛倫茲力提供向心力可得粒子進(jìn)入磁分析器到打在膠片上的距離所以與比荷有關(guān)，僅改變粒子的比荷，粒子不能打在膠片上的同一點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；D．由上述公式可知，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的越小，半徑越大，當(dāng)B最小值時(shí)，粒子與QD邊相切，由于圓心在PN上，則半徑此時(shí)有解得故D正確。故選D。2．如圖所示為電磁流量計(jì)的示意圖，圓管是非磁性材料制成的，空間有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，已知管的直徑為d，當(dāng)導(dǎo)電液體向左流過磁場(chǎng)區(qū)域，穩(wěn)定時(shí)測(cè)出管壁上M、N兩點(diǎn)間的電壓為U，管中液體的流量是單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體的體積。下列說法正確的是（）A．圖中M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì)B．磁場(chǎng)的寬度越大，M、N兩點(diǎn)間的電壓越大C．導(dǎo)電液體的濃度越大，M、N兩點(diǎn)間的電壓越大D．當(dāng)B、d一定時(shí)，通過圓管的流量與M、N間的電壓U成正比【答案】D【解析】A．根據(jù)左手定則可知正離子向N偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向M偏轉(zhuǎn)，M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；BC．導(dǎo)電液體流過磁場(chǎng)區(qū)域穩(wěn)定時(shí)，電荷所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，則有M、N間的電壓可知M、N間的電壓與磁場(chǎng)的寬度無關(guān)，與液體的濃度無關(guān)，故B、C錯(cuò)誤；D．由題意可知以上三式聯(lián)立解得過圓管的流量當(dāng)B、d一定時(shí)，通過圓管的流量Q與M、N間的電壓U成正比，故D正確。故選D。二、多選題3．如圖所示，將磁流體發(fā)電機(jī)和電容器用導(dǎo)線連接。磁流體發(fā)電機(jī)板間有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從磁場(chǎng)左側(cè)水平噴入大量速度為的等離子體。有一帶電粒子從電容器的中軸線上以速度射入電容器，恰好從下極板邊緣射出電容器，不計(jì)等離子體和帶電粒子的重力，下列說法正確的是（）A．該帶電粒子帶負(fù)電B．只減小帶電粒子的入射速度，帶電粒子將打在電容器的下極板上C．只增大等離子體的入射速度，帶電粒子將打在電容器的下極板上D．只改變單個(gè)等離子體的電量，帶電粒子不能從下極板邊緣射出【答案】BC【解析】A．對(duì)磁流體發(fā)電機(jī)分析，上極板帶正電，在電容器中形成向下的電場(chǎng)，對(duì)油滴受力分析可知，油滴受到向下的電場(chǎng)力，故該帶電粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；BCD．設(shè)等離子體帶電荷量為q1，磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為，由磁流體發(fā)電機(jī)可得兩板間的電勢(shì)差為設(shè)帶電粒子的電荷量為，電容器兩極板間的距離為，在電容器中對(duì)帶電粒子，根據(jù)牛頓第二定律帶電粒子在電容器中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)電容器極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為偏移量為以上各式聯(lián)立，解得所以，只減小帶電粒子的入射速度v2，則帶電粒子的偏移量變大，帶電粒子將打在電容器的下極板上；只增大等離子體的入射速度v1，則帶電粒子的偏移量變大，帶電粒子將打在電容器的下極板上；帶電粒子的偏移量與單個(gè)等離子體的電量無關(guān)，帶電粒子恰好從下極板邊緣射出電容器，故BC正確，D錯(cuò)誤。故選BC。4．如圖為某款新型電磁泵的簡(jiǎn)易裝置圖。泵體是一個(gè)長(zhǎng)、寬、高分別為、、的長(zhǎng)方體，上下兩面M、N為金屬極板，當(dāng)與電源相連時(shí)會(huì)在兩極板間的導(dǎo)電液體中產(chǎn)生自上而下的恒定電流，泵體處于垂直紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)電液的電阻率為，密度為，重力加速度為，工作時(shí)泵體始終充滿液體，下列說法正確的是（）A．電磁泵穩(wěn)定工作時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)電液的作用力為B．導(dǎo)電液的流速穩(wěn)定為時(shí)，電源的輸出功率為C．該電磁泵中導(dǎo)電液流速與抽液高度的關(guān)系為D．該電磁泵的最大抽液高度為【答案】ACD【解析】A．將通電導(dǎo)電液看成導(dǎo)體棒，受到的安培力F=BIL=BIc根據(jù)左手定則可知磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)電液的作用力方向?yàn)樗较蜃?，故A正確；B．電源提供的電功率一部分為安培力的功率P1=Fv=BIcv另一部分為導(dǎo)電液產(chǎn)生的熱功率，故B錯(cuò)誤；CD．由安培力做功的特點(diǎn)可知電磁泵的機(jī)械功率等于安培力的功率，所以P機(jī)=P1設(shè)?t內(nèi)被抽至泵體中的液體的質(zhì)量為?m=Dbcv?t?t內(nèi)被抽至泵體中的液體的動(dòng)能的增加量?Ek=?mv2=Dbcv3?t?t內(nèi)被抽至泵體中的液體的重力勢(shì)能的增加量為?Ep=?mgh=Dbcvgh?t電磁泵的機(jī)械功率等于單位時(shí)間內(nèi)被抽至泵內(nèi)的液體的動(dòng)能增加量和重力勢(shì)能