專題二十六 電磁場在世界中的應用

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1、專題二十六 電磁場在世界中的應用 一、選擇題(本大題共5小題，每小題6分，共30分，每小題有一個或多個選項符合題意。全部選對的得6分，選對但不全的得4分，錯選或不答的得0分) 1．如圖，裝置為速度選擇器，平行金屬板間有相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上，磁場方向垂直紙面向外，帶電粒子均以垂直電場和磁場的速度射入且都能從另一側射出，不計粒子重力，以下說法正確的有( ) A．若帶正電粒子以速度v從點射入能沿直線′射出，則帶負電粒子以速度v從′點射入能沿直線′射出 B．若帶正電粒子以速度v從點射入，離開時動能增加，則帶負電粒子以速度v從點射入，離開時動能減少 C．

2、若氘核()和氦核()以相同速度從點射入，則一定能以相同速度從同一位置射出 D．若氘核()和氦核()以相同動能從點射入，則一定能以相同動能從不同位置射出 2．圖甲是用來加速帶電粒子的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，并分別與高頻電源相連．帶電粒子在運動中的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷正確的是( ) A．從Ek-t圖可知，要想粒子獲得的最大動能越大，則要求D形盒的面積也越大 B．在Ek-t圖中應有t4-t3=t3-t2=t2-t1 C．高頻電源的

3、變化周期應該等于tn-tn-1 D．從Ek-t圖可知，粒子加速次數(shù)越多，粒子的最大動能一定越大 3.用如圖所示的方法可以測得金屬導體中單位體積內的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測得一塊橫截面為矩形的金屬導體的寬為b，厚為d，并加有與側面垂直的勻強磁場B，當通以圖示方向電流I時，在導體上、下表面間用電壓表可測得電壓為U。已知自由電子的電荷量為e，則下列判斷正確的是( ) A．上表面電勢高 B．下表面電勢高 C．該導體單位體積內的自由電子數(shù)為 D．該導體單位體積內的自由電子數(shù)為 4如圖所示為磁流體發(fā)電機的發(fā)電原理：將一束等離子體噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，

4、產生電壓．如果射人的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長(沿初速度方向)為L，板間距離為d，金屬板的正對面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于離子初速度方向．負載電阻為R，電離氣體充滿兩極間的空間。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表的示數(shù)為I，那么板間電離氣體的電阻率為( ) A. B. C. D. 5. 環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置。如圖所示，正、負離子由靜止經過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的真空環(huán)狀空腔內，空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場，磁感應強度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動，從而在

5、碰撞區(qū)迎面相撞為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運動，下列說法正確的是( ) A．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應強度B越大 B對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應強度B越小 C．對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運動的周期越大 D．對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運動的周期都不變 二、填空題（共2小題，共30分） 6.(15分)如圖所示為一種質譜儀的示意圖，從離子源S產生的正離子經過S1和S2之間的加速電場進入速度選擇器， P1和P2間的電場強度為E，磁感應強度為B1，離子由S3射出后進入磁感應強度為B2

6、的勻強磁場區(qū)域，由于各種離子軌跡半徑R不同，而分別射到底片上不同的位置，形成譜線。 (1)若已知S1、S2間的加速電壓為U以及B2和R，則離子的比荷= ； (2)若已知速度選擇器中的電場強度為E和磁感應強度為 B1，R和B2也知道，則離子的比荷= ； (3)要使氫的同位素氘和氚的正離子經加速電場和速度選擇器后以相同的速度進入磁感應強度為B2的勻強磁場。(設進入加速電場時的速度為零) ①若保持速度選擇器的E和B1不變，則加速電場S1、S2間的電壓之比應為 ； ②它們的譜線位置到狹縫S3的距離之比為

7、 。 7．(15分)一種測量血管中血流速度儀器的原理圖如圖所示，在動脈血管左右兩側加有勻強磁場，上下兩側安裝電極并連接電壓表，設血管直徑是2.0mm，磁場的磁感應強度為0.080T，電壓表測出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為 m／s。(取兩位有效數(shù)字) 三、（本大題共2小題，共40分） 8.（20分）如圖所示為一種質譜儀的示意圖，它由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成．磁分析器中有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B。帶電離子在輻向電場中運動時，受到的電場力大小處處相等，方向始終指向圓心O,有一個所帶電荷量為q、質量為m的離子，從加速電場的A處由靜止開始，

8、經加速電場加速后，以一定的速度進入靜電分析器并沿圖中圓弧虛線運動，在P點離開靜電分析器進入磁分析器，最終打在乳膠片上的Q點．不計離子重力．若已知加速電場的電勢差為U，靜電分析器通道的半徑為R，圓心在O處．求： (1)離子進入靜電分析器時速度v的大?。? (2)均勻輻向電場的場強E； (3)P、Q之間的距離L。 9.(20分)某塑料球成型機工作時．可以噴出速度v0=10m／s的塑料小球，已知噴出的每個小球的質量m=1.0×10-4kg，并且在噴出時已帶了q=―1.0×10-4C的電荷量。如圖所示，小球從噴口飛出后，先滑過長為d=1.5m的水平光滑的絕緣軌道，而后又滑過半徑為R=0.4m的圓弧形豎立的光滑絕緣軌道并從某處飛出。今在水平軌道上加上水平向右的場強大小為E的勻強電場，小球將恰好從圓弧軌道的最高點M處水平飛出；若再在圓形軌道區(qū)域加上垂直紙面向里的勻強磁場后，小球將恰好滑過圓弧軌道上與圓心等高的N點，最后落入放在地面上接地良好的金屬容器內，g取10m／s2，求： (1)所加電場的場強E多大? (2)所加磁感應強度B多大?在此種情況下，小球經過M點時對軌道的壓力多大?