專題二十六 電磁場在世界中的應(yīng)用

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1、專題二十六 電磁場在世界中的應(yīng)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(xiàng)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(qiáng)電場和勻強(qiáng)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(cè)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(diǎn)射入能沿直線′射出，則帶負(fù)電粒子以速度v從′點(diǎn)射入能沿直線′射出 B．若帶正電粒子以速度v從點(diǎn)射入，離開時動能增加，則帶負(fù)電粒子以速度v從點(diǎn)射入，離開時動能減少 C．

2、若氘核()和氦核()以相同速度從點(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源相連．帶電粒子在運(yùn)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(yīng)有t4-t3=t3-t2=t2-t1 C．高頻電源的

3、變化周期應(yīng)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(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場B，當(dāng)通以圖示方向電流I時，在導(dǎo)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(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 D．該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 4如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)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(chǎn)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于離子初速度方向．負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩極間的空間。當(dāng)發(fā)電機(jī)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(jī)是研究高能粒子的重要裝置。如圖所示，正、負(fù)離子由靜止經(jīng)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(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)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(yùn)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(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度B越小 C．對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)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(yùn)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(zhì)譜儀的示意圖，從離子源S產(chǎn)生的正離子經(jīng)過S1和S2之間的加速電場進(jìn)入速度選擇器， P1和P2間的電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，離子由S3射出后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2

6、的勻強(qiáng)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(qiáng)度為E和磁感應(yīng)強(qiáng)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(jīng)加速電場和速度選擇器后以相同的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場。(設(shè)進(jìn)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(yīng)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(cè)加有勻強(qiáng)磁場，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhì)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。帶電離子在輻向電場中運(yùn)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(zhì)量為m的離子，從加速電場的A處由靜止開始，

8、經(jīng)加速電場加速后，以一定的速度進(jìn)入靜電分析器并沿圖中圓弧虛線運(yùn)動，在P點(diǎn)離開靜電分析器進(jìn)入磁分析器，最終打在乳膠片上的Q點(diǎn)．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(jìn)入靜電分析器時速度v的大?。? (2)均勻輻向電場的場強(qiáng)E； (3)P、Q之間的距離L。 9.(20分)某塑料球成型機(jī)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(zhì)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(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，小球?qū)⑶『脧膱A弧軌道的最高點(diǎn)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(qiáng)磁場后，小球?qū)⑶『没^圓弧軌道上與圓心等高的N點(diǎn)，最后落入放在地面上接地良好的金屬容器內(nèi)，g取10m／s2，求： (1)所加電場的場強(qiáng)E多大? (2)所加磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大?在此種情況下，小球經(jīng)過M點(diǎn)時對軌道的壓力多大?