專題59 電磁組合場(chǎng)和疊加場(chǎng)中的各類(lèi)儀器-2025版高三物理一輪復(fù)習(xí)多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練

2025屆高三物理一輪復(fù)習(xí)多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練專題59電磁組合場(chǎng)和疊加場(chǎng)中的各類(lèi)儀器導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1質(zhì)譜儀目標(biāo)2回旋加速器目標(biāo)3速度選擇器目標(biāo)4磁流體發(fā)電機(jī)目標(biāo)5電磁流量計(jì)目標(biāo)6霍爾元件【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】電磁組合場(chǎng)中的各類(lèi)儀器質(zhì)譜儀（1）作用測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素的儀器。（2）原理(如圖所示)①加速電場(chǎng)：qU＝eq\f(1,2)mv2。②偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：qvB＝eq\f(mv2,r)，l＝2r，由以上兩式可得r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，m＝eq\f(qr2B2,2U)，eq\f(q,m)＝eq\f(2U,B2r2)?！纠?】利用質(zhì)譜儀檢測(cè)電量相等（4價(jià)）的氣態(tài)C14和C12離子的濃度比，結(jié)合C14衰變?yōu)镹14的半衰期，可以判斷古代生物的年齡。如圖所示，離子從容器A下方的狹縫S1飄入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)加速后通過(guò)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)后發(fā)生分離，檢測(cè)分離后離子的電流強(qiáng)度可得離子的濃度比。測(cè)得，則C14和C12的濃度比為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】帶電粒子在電場(chǎng)中加速得解得帶電粒子在磁場(chǎng)中洛倫茲力提供向心力得故粒子的電量相同，質(zhì)量越大，軌跡半徑越大，到達(dá)Q點(diǎn)的是C14，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式得故，C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C?；匦铀倨鳎?）構(gòu)造如圖所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，D形盒的縫隙處接交流電源。（2）原理交流電周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，使粒子每經(jīng)過(guò)一次D形盒縫隙，粒子被加速一次。（3）最大動(dòng)能由qvmB＝eq\f(mvm2,R)、Ekm＝eq\f(1,2)mvm2得Ekm＝eq\f(q2B2R2,2m)，粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和盒半徑R決定，與加速電壓無(wú)關(guān)。（4）總時(shí)間粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，被電場(chǎng)加速兩次，每次增加動(dòng)能qU，加速次數(shù)n＝eq\f(Ekm,qU)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t＝eq\f(n,2)T＝eq\f(Ekm,2qU)·eq\f(2πm,qB)＝eq\f(πBR2,2U)?！纠?】如圖所示為回旋加速器的示意圖，用回旋加速器加速某帶電粒子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電周期為T(mén)。設(shè)D形盒半徑為R，不計(jì)粒子在兩極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，則下列說(shuō)法正確的是（）A．為了保證粒子在電場(chǎng)中不斷被加速，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期應(yīng)該為2TB．被加速的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C．增大加速電場(chǎng)的電壓，其余條件不變，帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短D．若只增大交流電源的電壓U，則粒子的最大動(dòng)能將增大【答案】C【詳解】A．為了保證粒子在電場(chǎng)中不斷被加速，交流電源的周期應(yīng)該等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)周期公式可知，被加速的粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與半徑無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；C．增大加速電場(chǎng)的電壓，其余條件不變，每次加速后粒子獲得的動(dòng)能增加，但最終的動(dòng)能不變，故在電場(chǎng)中加速的次數(shù)減少，帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短，C正確；D．當(dāng)粒子被加速到最大速度時(shí)，由洛倫茲力提供向心力得最大動(dòng)能聯(lián)立可得則若只增大交流電源的電壓U，則粒子的最大動(dòng)能不變，D錯(cuò)誤。故選C。電磁疊加場(chǎng)中的各類(lèi)儀器裝置原理圖規(guī)律共性規(guī)律速度選擇器若qv0B＝Eq，即v0＝eq\f(E,B)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定平衡時(shí)電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，即qeq\f(U,d)＝qvB磁流體發(fā)電機(jī)等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電荷，兩極板間電壓為U時(shí)穩(wěn)定，qeq\f(U,d)＝qv0B，U＝v0Bd電磁流量計(jì)當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差(U)達(dá)到最大，由qeq\f(U,d)＝qvB，可得v＝eq\f(U,Bd)霍爾元件當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，b、a間的電勢(shì)差(U)就保持穩(wěn)定，由qvB＝qeq\f(U,d)，可得U＝vBd【例3】速度選擇器裝置如圖所示，為中軸線。一粒子（）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)。所有粒子均不考慮重力的影響，下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子（）以速度自點(diǎn)沿中軸線從右邊射入也能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．電子（）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)C．氘核（）以速度自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，動(dòng)能將增大D．氚核（）以速度自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，動(dòng)能將增大【答案】BC【詳解】粒子（）以速度自O(shè)點(diǎn)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向下的電場(chǎng)力，滿足解得即粒子的速度滿足速度選擇器的條件；A．粒子（）以速度自點(diǎn)沿中軸線從右邊射入時(shí)，受到電場(chǎng)力向下，洛倫茲力也向下，會(huì)向下偏轉(zhuǎn)不會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．電子（）以速度自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，受到電場(chǎng)力向上，洛倫茲力向下，依然滿足電場(chǎng)力等于洛倫茲力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即速度選擇器不選擇電性而只選擇速度，B正確；C．氘核（）以速度自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，洛倫茲力小于電場(chǎng)力，粒子向下偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能將增大，C正確；D．氚核（）以速度自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，洛倫茲力大于電場(chǎng)力，粒子向上偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能將減小，D錯(cuò)誤；故選BC?！纠?】如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖。等離子體高速射入磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)對(duì)等離子體產(chǎn)生力的作用，A、B兩板間就會(huì)產(chǎn)生電壓。若平行板A、B的正對(duì)面積為S，板間距離為d，A、B間的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體的流速為v，等效電阻率為，與極板相連的外電阻為R，下列說(shuō)法正確的是（）A．該發(fā)電機(jī)A板為負(fù)極，B板為正極B．外電阻兩端的電壓大小為C．穩(wěn)定時(shí)電流表的示數(shù)為D．僅增加外電阻的阻值，該發(fā)電機(jī)的輸出功率一定增大【答案】AC【詳解】A．根據(jù)左手定則，正離子所受洛倫茲力向下，打在B板上，負(fù)離子所受洛倫茲力向上，打在A板上，所以該發(fā)電機(jī)A板為負(fù)極，B板為正極，故A正確；B．根據(jù)平衡條件得解得發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)根據(jù)電阻定律得發(fā)電機(jī)內(nèi)阻外電阻兩端的電壓故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律，穩(wěn)定時(shí)電流表的示數(shù)故C正確；D．當(dāng)外電路的電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，由于外電阻的阻值R和電源內(nèi)阻r的大小關(guān)系不確定，所以僅增加外電阻的阻值，發(fā)電機(jī)的輸出功率不一定增大，故D錯(cuò)誤。故選AC?！纠?】如圖為一個(gè)電磁泵從血庫(kù)里向外抽血的結(jié)構(gòu)示意圖，長(zhǎng)方體導(dǎo)管的左、右表面絕緣，上、下表面為導(dǎo)體，管長(zhǎng)為、內(nèi)壁高為、寬為且內(nèi)壁光滑。將導(dǎo)管放在垂直左、右表面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于充滿導(dǎo)管的血漿中帶有正、負(fù)離子，將上、下表面和電源接通，電路中會(huì)形成大小為的電流，導(dǎo)管的前后兩側(cè)便會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差，從而將血漿抽出，其中為血漿流動(dòng)方向。若血漿的電阻率為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，則下列判斷正確的是（）A．此裝置中血漿的等效電阻 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)弱不影響血漿的外抽速度C．血漿中正負(fù)離子偏轉(zhuǎn)方向相反 D．前后兩側(cè)的壓強(qiáng)差【答案】D【詳解】A．導(dǎo)體長(zhǎng)度為b，橫截面積為aL，由電阻定律可得此裝置中血漿的等效電阻為R=ρ故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，則有qvB=q解得U=Bav當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，則前后表面的電勢(shì)差U增大，導(dǎo)致電場(chǎng)力增大，則會(huì)加快血漿的外抽速度，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)左手定則可知，血漿中正負(fù)離子偏轉(zhuǎn)方向相同，均沿圖中v的方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．由壓強(qiáng)公式可得故D正確。故選D?！纠?】霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化。如圖所示，兩塊磁性強(qiáng)弱相同的同名磁極正對(duì)放置，長(zhǎng)方體形的霍爾元件abcd（沿x軸方向的尺寸與空間尺寸相比可忽略）位于兩磁極正中間，以其幾何中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立如圖所示的空間坐標(biāo)系。當(dāng)霍爾元件沿x軸方向移動(dòng)到不同位置時(shí)，在上、下兩面之間將產(chǎn)生不同的電勢(shì)差（稱為霍爾電壓），該元件在移動(dòng)過(guò)程中始終平行于平面。電流I始終沿軸負(fù)方向，且大小保持不變，霍爾元件中的載流子為電子。下列說(shuō)法正確的是（）A．霍爾元件處于x軸正半軸時(shí)，上表面的電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)B．霍爾元件從O點(diǎn)沿x軸正方向移動(dòng)的過(guò)程中，霍爾電壓逐漸增大C．在某一位置時(shí)，若電流增大，則霍爾電壓增大D．當(dāng)霍爾元件處于關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的位置時(shí)，產(chǎn)生的霍爾電壓相同【答案】BC【詳解】A．霍爾元件在x軸正半軸時(shí)，磁場(chǎng)方向向左，由左手定則知，電子會(huì)運(yùn)動(dòng)到上表面，故上表面的電勢(shì)低于下表面的電勢(shì)，A錯(cuò)誤；BC．設(shè)載流子的電荷量為e，沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為n，導(dǎo)體板橫截面積為S，霍爾元件沿x軸厚度為d，霍爾元件沿y軸厚度為b，則電流的微觀表達(dá)式為I=neSv=nedbv載流子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力F洛=evB載流子在洛倫茲力作用向上或下側(cè)移動(dòng)，上下兩表面出現(xiàn)電勢(shì)差，則載流子受到的電場(chǎng)力為當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，聯(lián)立得則由霍爾電壓公式（d為沿x軸方向的厚度）知，向右移動(dòng)時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，故霍爾電壓增大，在某位置電流增大，霍爾電壓也增大，選項(xiàng)BC正確；D．當(dāng)霍爾元件處于關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的位置時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向不同，產(chǎn)生的霍爾電壓大小相等，但正負(fù)不同。D錯(cuò)誤。故選BC。【多維度分層專練】1．如圖所示為一種質(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、加速電場(chǎng)、靜電分析器、磁分析器、收集器。靜電分析器通道中心線MN所在圓的半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻射的電場(chǎng)，中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E；磁分析器中分布著方向垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁分析器的左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的離子（初速度為零，重力不計(jì)），經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器，沿中心線MN做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而后由P點(diǎn)進(jìn)入磁分析器中，最終經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)進(jìn)入收集器。下列說(shuō)法正確的是（）A．磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里B．加速電場(chǎng)中的加速電壓U＝ERC．磁分析器中軌跡圓心O2到Q點(diǎn)間的距離D．任何帶正電的離子若能到達(dá)P點(diǎn)，則一定能進(jìn)入收集器【答案】BC【詳解】A．該離子在磁分析器中沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)左手定則可知，磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外，A錯(cuò)誤；B．該離子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有在加速電場(chǎng)中加速有聯(lián)立解得B正確；C．該離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有又解得該離子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)進(jìn)入收集器，故，C正確；D．任一初速度為零的帶正電離子，質(zhì)量、電荷量分別記為mx、qx，經(jīng)的加速電場(chǎng)后，在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑Rx＝R，即一定能到達(dá)P點(diǎn)，而在磁分析器中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑，rx的大小與離子的質(zhì)量、電荷量有關(guān)，則不一定有rx＝d，故能到達(dá)P點(diǎn)的離子不一定能進(jìn)入收集器，D錯(cuò)誤。故選BC。2．質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示，大量粒子飄入加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為0，經(jīng)過(guò)加速后，通過(guò)寬為L(zhǎng)的狹縫MN沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上。在一次測(cè)試中，大量的某種粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后剛進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小均為v，打在底片上的位置到M點(diǎn)的最小距離為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，不考慮粒子的重力及它們之間的相互作用。則（）A．粒子的比荷為B．加速電場(chǎng)的電壓為C．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D．大量粒子所經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域最窄處的寬度為【答案】ACD【詳解】A．粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為根據(jù)牛頓第二定律可得解得故A正確；B．粒子在電場(chǎng)中加速，根據(jù)動(dòng)能定理可得聯(lián)立，可得故B錯(cuò)誤；C．粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為聯(lián)立，可得故C正確；D．粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)過(guò)的區(qū)域?yàn)閳D中的陰影部分，如圖根據(jù)幾何關(guān)系有最窄處的寬度為聯(lián)立，可得故D正確。故選ACD。3．回旋加速器主要結(jié)構(gòu)如圖，兩個(gè)中空的半圓形金屬盒接高頻交流電源置于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩盒間的狹縫寬度很小。粒子源S位于金屬盒的圓心處，產(chǎn)生的粒子初速度可以忽略?，F(xiàn)用回旋加速器分別加速兩種不同的粒子a、b，a、b的質(zhì)量之比為1：4，電荷量之比為1：2，已知加速時(shí)狹縫間電壓大小恒為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。不計(jì)粒子受到的重力，則（）A．要使兩粒子a、b每經(jīng)過(guò)窄縫都被加速，交變電壓的頻率相同B．兩粒子a、b所能達(dá)到的最大動(dòng)能不相等C．兩粒子a、b在D盒中第n個(gè)半圓的半徑之比D．兩粒子a、b在達(dá)到最大動(dòng)能的過(guò)程中通過(guò)狹縫的次數(shù)的次數(shù)之比2：1【答案】CD【詳解】A．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與電場(chǎng)變化的周期相等，周期，與粒子的速度無(wú)關(guān)，交變電場(chǎng)的周期也為，頻率為。因兩粒子a、b比荷不相同，A錯(cuò)誤；B．當(dāng)粒子的半徑到達(dá)D型盒的半徑R時(shí)，速度最大，由公式可得，動(dòng)能之比等于電荷量的平方之比與質(zhì)量反比的積，所以所能達(dá)到的最大動(dòng)能相等，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．帶電粒子在D盒中第n個(gè)半圓是帶電粒子經(jīng)過(guò)窄縫被加速2n-1次后的運(yùn)動(dòng)軌道，設(shè)其被加速2n-1次后的速度由動(dòng)能定理和牛頓第二定律得

因兩粒子a、b的質(zhì)量之比為1：4，電荷量之比為1：2，所以第n個(gè)半圓的半徑之比，C正確；

D．粒子每加速一次增加的動(dòng)能為，粒子能達(dá)到的最大動(dòng)能為所以要加速的次速為，所以在達(dá)到最大動(dòng)能的過(guò)程中通過(guò)狹縫的次數(shù)之比為2：1，D正確。故選CD。4．美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明了回旋加速器，利用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，由此，人類(lèi)在獲得高能粒子方面前進(jìn)了一大步。如圖所示為一種改進(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MN板間，兩虛線中間區(qū)域無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，帶正電粒子從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形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．D形盒中的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外B．加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化C．增大板間電壓，粒子最終獲得的最大動(dòng)能不變D．粒子每運(yùn)動(dòng)一周半徑的增加量都相等【答案】C【詳解】A．由題圖，根據(jù)左手定則可知，D形盒中的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直于紙面向里，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)此回旋加速器的結(jié)構(gòu)可知，加速電場(chǎng)方向總是豎直向下的，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知粒子最終獲得的最大動(dòng)能則增大板間電壓，粒子最終獲得的最大動(dòng)能不變，故C正確；D．根據(jù)及可知，粒子每運(yùn)動(dòng)一周，動(dòng)能的變化量相同，但是半徑與v成正比，與v2不成正比，則半徑的增加量不相等，故D錯(cuò)。故選C。5．如圖所示，水平放置的平行金屬板間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)電荷量為、質(zhì)量為m的粒子（不計(jì)重力）以速度v水平向右射入，粒子恰沿直線穿過(guò)。下列說(shuō)法正確的是（）A．若粒子從右側(cè)水平射入，粒子仍能沿直線穿過(guò)B．若只將粒子的電荷量變?yōu)?，粒子將向下偏轉(zhuǎn)C．若只將粒子的電荷量變?yōu)?，粒子仍能沿直線穿過(guò)D．若只將粒子的速度變?yōu)?v且粒子不與極板相碰，則從右側(cè)射出時(shí)粒子的電勢(shì)能減少【答案】C【詳解】A．若粒子從右側(cè)水平射入，粒子所受洛倫茲力不可能與電場(chǎng)力平衡，粒子不可能沿直線穿過(guò)，故A錯(cuò)誤；B．若只將粒子的電荷量變?yōu)?，則粒子所受洛倫茲力和電場(chǎng)力同時(shí)增大2倍，仍能滿足平衡條件，所以粒子仍能沿直線穿過(guò)，故B錯(cuò)誤；C．若只將粒子的電荷量變?yōu)?，則粒子所受洛倫茲力和電場(chǎng)力同時(shí)增大2倍，且方向同時(shí)變?yōu)橄喾?，仍能滿足平衡條件，所以粒子仍能沿直線穿過(guò)，故C正確；D．若只將粒子的速度變?yōu)?v且粒子不與極板相碰，將粒子的速度分解為兩個(gè)同向的速度v，則其中一個(gè)速度v使粒子滿足所受洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)速度v使粒子受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以粒子的運(yùn)動(dòng)可視為一沿虛線方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直面內(nèi)虛線上方的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合成，即做擺線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，由此可知粒子只能從虛線上側(cè)或虛線位置射出，整個(gè)過(guò)程洛倫茲力不做功，而電場(chǎng)力只可能做負(fù)功或不做功，所以粒子的電勢(shì)能可能增大或不變，故D錯(cuò)誤。故選C。6．如圖所示為利用海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖，海水中含有大量的正負(fù)粒子，并在某些區(qū)域具有固定的流動(dòng)方向。小雨用絕緣防腐材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道上、下兩個(gè)表面裝有防腐導(dǎo)電板、，板長(zhǎng)為、寬為（未標(biāo)出），兩板間距為。小雨將管道沿著海水流動(dòng)方向固定于海水中，并將小燈泡與兩導(dǎo)電板、連接，理想電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，在兩導(dǎo)電板間加上垂直于管道前后面且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（方向如圖）。已知海水的電阻率為，小燈泡的電阻為，粒子重力可忽略不計(jì)。當(dāng)海水以速率沿圖示方向流動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．電路中、兩板間海水的電阻為B．電路中、兩板間海水的電阻為C．當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，電壓表示數(shù)一定為D．當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，電壓表示數(shù)一定為【答案】B【詳解】AB．在發(fā)電機(jī)內(nèi)部電流方向由N→M，根據(jù)電阻定律可得電路中、兩板間海水的電阻為故A錯(cuò)誤，B正確；CD．當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，設(shè)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E，對(duì)兩板間的粒子根據(jù)平衡條件有解得根據(jù)閉合電路歐姆定律可得電壓表示數(shù)一定為故CD錯(cuò)誤。故選B。7．磁流體發(fā)電機(jī)是一種把物體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的低碳環(huán)保發(fā)電機(jī)，下圖為其原理示意圖，平行金屬板C、D間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，將一束等離子體（高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒）水平噴入磁場(chǎng)，兩金屬板間就產(chǎn)生電壓，定值電阻R0的阻值是滑動(dòng)變阻器最大阻值的一半，與開(kāi)關(guān)串聯(lián)接在C、D兩端，已知兩金屬板間距離為d，噴入氣流的速度為v，磁流體發(fā)電機(jī)的電阻為r=R0，則滑動(dòng)變阻器的滑片P由a向b端滑動(dòng)的過(guò)程中（）A．金屬板C為電源正極，D為電源負(fù)極B．發(fā)電機(jī)的輸出功率一直增大C．滑動(dòng)變阻器消耗功率最大值為D．電阻R0消耗功率最大值為【答案】BCD【詳解】A．因等離子體噴入磁場(chǎng)后，由左手定則可知正離子向D板偏，負(fù)離子向C板偏，即金屬板C為電源負(fù)極，D為電源正極，故A錯(cuò)誤；B．等離子體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，即所以電源電動(dòng)勢(shì)為E=Bdv，又r=R0，所以滑片P由a向b端滑動(dòng)時(shí)，外電路總電阻減小，由電源輸出功率與外電阻關(guān)系可知，滑片P由a向b端滑動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的輸出功率增大，故B正確；C．將定值電阻R0歸為電源內(nèi)阻，由滑動(dòng)變阻器的最大阻值2R0=r+R0，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大時(shí)消耗功率最大，最大值為故C正確；D．由題圖知當(dāng)滑片P位于b端時(shí)，電路中電流最大，電阻R0消耗功率最大，其最大值為故D正確。故選BCD。8．如圖所示為電磁抽水泵模型，泵體是一個(gè)長(zhǎng)方體，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，左右兩側(cè)面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2的正方形，在泵體內(nèi)加入導(dǎo)電劑后，液體的電阻率為ρ，泵體所在處于方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。工作時(shí)，泵體的上下兩表面接電壓為U的電源（內(nèi)阻不計(jì)）上。若電磁泵和水面高度差為h，理想電流表示數(shù)為I，不計(jì)水在流動(dòng)中和管壁之間的阻力，重力加速度為g。在抽水泵正常工作過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（

）A．泵體上表面應(yīng)接電源正極B．電磁泵不加導(dǎo)電劑也能抽取純水C．電源提供總的功率為D．若t時(shí)間內(nèi)抽取水的質(zhì)量為m，這部分水離開(kāi)電磁泵時(shí)的動(dòng)能為UIt-mgh-t【答案】AD【詳解】A．當(dāng)泵體上表面接電源的正極時(shí)，電流從上向下流過(guò)泵體，這時(shí)受到的磁場(chǎng)力水平向左，拉動(dòng)液體；故A正確；B．電磁泵不加導(dǎo)電劑，不能抽取不導(dǎo)電的純水，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)電阻定律，泵體內(nèi)液體的電阻那么液體消耗的電功率為而電源提供的電功率為UI，故C錯(cuò)誤；D．若t時(shí)間內(nèi)抽取水的質(zhì)量為m，根據(jù)能量守恒定律，則這部分水離開(kāi)泵時(shí)的動(dòng)能為故D正確；故選AD。9．如圖甲所示的電磁流速/流量?jī)x是一種為多種行業(yè)測(cè)量流速/流量的便攜式測(cè)量?jī)x表，其簡(jiǎn)化模型如圖乙所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在管道截面上垂直于磁場(chǎng)方向的直徑兩端安裝一對(duì)電極，該電動(dòng)勢(shì)被信號(hào)電極采集，通過(guò)測(cè)量電壓的儀表放大轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)流速的測(cè)量，也可以實(shí)現(xiàn)流量（單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一段管道的流體體積）的測(cè)量。則關(guān)于電磁流速/流量?jī)x的說(shuō)法正確的是（）A．測(cè)量電壓儀表端的電勢(shì)高于端的電勢(shì)B．穩(wěn)定時(shí)信號(hào)電極采集到的電勢(shì)差與流速大小成反比C．儀表盤(pán)如果是刻度盤(pán)，流速/流量刻度都是均勻的D．流量的測(cè)量值與電磁流速/流量?jī)x管道的長(zhǎng)度成正比【答案】C【詳解】A．根據(jù)左手定則可知測(cè)量電壓的儀表端的電勢(shì)低于端的電勢(shì)，A錯(cuò)誤；B．當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速流動(dòng)時(shí)，正負(fù)離子在磁場(chǎng)的作用下偏轉(zhuǎn)，電極兩端形成了電勢(shì)差，當(dāng)即電勢(shì)差恒定，保持穩(wěn)定輸出，所以信號(hào)電極采集到的電勢(shì)差與流速大小成正比，B錯(cuò)誤；CD．流量為流量的測(cè)量值與流速成正比，與電磁流速/流量?jī)x管道的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，在儀表內(nèi)部參數(shù)確定后，測(cè)量流速和流量的儀表盤(pán)刻度都是均勻的