高考物理沖刺：鞏固練習-復合場的實際應(yīng)用

【鞏固練習】

一、選擇題

L如圖所示，從離子源發(fā)射出的正離子，經(jīng)加電壓U加速后進入相互垂直的

電場（E方向豎直向上）和磁場（B方向垂直紙面向外）

中，發(fā)現(xiàn)離子向上偏蕤.要使此離子沿直線通過電磁

場，需要（）

A.增加E,減小B

B.增力口E,減小U

C,適當熠加U

D.適當減小E

2.為監(jiān)測臬化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污省中安裝了監(jiān)

測裝置,該裝置的核心部分是一個用絕緣材料制成的空腔，具寬和高分別為b

和c,左、右兩端開口與排污管相連，如圖所示.在垂直于上、下底面方向加磁

感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，在空腔前、后兩個惻面

上各有長為a的相互平行且正切的電極M和N,M和

N與內(nèi)阻為R的電流表相連.污水從左向右鵡該裝告

時，電流表將顯示出污水排放情況.下列說法中錯誤的

是（）

A.M板比N板電給低

B.污水中高子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小

C.污水流量越大,則電流表的示數(shù)越大

D,若只增大所加磁場的磁感應(yīng)強度，則電流表的示數(shù)也增大

3.如圖所示，a、b是一對平行的金屬板，分別接到直屣源的兩極上，右邊有

一擋板，正中間開有一小孔&在較大的空間范圍內(nèi)存在著勻強磁場，磁感應(yīng)強

度大小為B,方向垂直紙面向里，而在a、b兩板間還存在著勻強電場.從兩板

左側(cè)正中的中點c處射入一束正離子，這些正圈子都沿直線運動到右側(cè)，從d

孔射出后分成3束.則這些正離子的0

A.速度一定都不相同

B.質(zhì)量一定有3種不同的數(shù)值

C.電荷量一定有3種不同的數(shù)值

D.比荷（q/m）一定有3種不同的數(shù)值

4.如圖所示，長方體容器的三條棱的長度分別為a.b.h,容器內(nèi)裝有NaCI

溶液，單位體積內(nèi)鈉離子數(shù)為n,容器的左、右兩壁為導體

板，將它們分別接在電源的正、負極上，電路中形成的電流

為I,整個裝置處于垂直于前后表面的磁感應(yīng)強度為

B的勻強磁場中，則液體的上、下兩表面間的電境差為（）

A.OB,—C.—D.—

nebneaneb

5、一個用于加速質(zhì)子的回旋加速器，具D形盒半徑為R,垂直D形盒底面的勻

強玄場的磁題應(yīng)強度為B,按在D形盒上的高頻電源頻率為f.下列說法正確的

是（）

A.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2“加

B,質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電壓的大小無關(guān)

C.只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值

D.不需要改變?nèi)蝆量，這個裝置也能用于加速a粒子

6、如圖所示，有a、b、c、d四個陶子，它們帶等量同種電荷，質(zhì)量不等，具

質(zhì)量關(guān)系為ma=mb<me=md,以不等的速率七<七=w<皿進入速度選擇器

后，有兩種離子從速度選擇器中射出，進入B?磁場，由此可判定（）

A.射向Pi的是a離子

B.射向P?的是b離子

C.射向Ai的是（:離子

D.射向A?的是d離子

7、磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下圖是

它的示意圖。

平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場,將一束等黑子體（即高溫下電離的氣

體，含有大

量正、負帶電粒子，電荷量為夕）噴入磁場,A、B兩板間便產(chǎn)生電壓.如果把

A、B和用

電器連接，A、B就是一個直流電源的兩個電極.設(shè)A、B兩板間始為d,兩板

的長度為/.

面積均為5,磁感應(yīng)強度為B,等離子體以速度i,沿垂直于磁場的方向射入A、

B兩板之間，

則下列說法正確的是（）

A.A是亙流電源的正極

B.電源的儂］勢為Blv

C.電源的電動勢為及加

D.電源的電動勢為他8

&目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機.如圖所示表示了它

的發(fā)電原理：將一束等離子體垂直于磁場方向噴入磁場，在磁場中有兩塊金屬板

A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓.如果射入的等高子體速度均為v,

兩金屬板的板長為L,板間距離為d，板平面的面積為S,

■惠子體

勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,方向垂直于速度方向,負載電阻為R,等離子體充

滿兩板間的空間。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為L那么板間等離子體的

電阻率為()

A.1竿_砌8..(華_&)

C.久華一碇.艮竿一的

L?/L/

9、在圖中虛線所圍的區(qū)域內(nèi),存在電場強度為E的勻強電場和磁感應(yīng)強度為B

的勻遍磁場.已知從左方水平射入的電子，穿過這區(qū)域

EB}

時未發(fā)生偏弼.設(shè)重力可忽略不計，則在這區(qū)域中的E_I

和B的方向可能是()

A.E和B都沿水平方向，并與電子運動的方向相

同；

B.E和B都沿水平方向,并與電子運動的方向相反；

C.E豎直向上，B垂直紙面向外；

D.E豎直向上，B垂直紙面向里；

10、回旋加速器是獲得高能帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電

源的兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性

變化的電場，使粒子在通過狹翳時都能得到加速，兩D形金屬盒

處于垂亙于盒底的勻強磁場中,如圖所示，若要增大帶電粒子從

D形盒中射出時的動能，可采用的方法是()

A.增大磁場的磁感應(yīng)強度B.增大電場的加速電壓

C.增大挾的距離D.tg大D形金屬盒的筆空

二、填空題

L如圖是等離子體發(fā)電機示意圖，平行金屬板間的勻強磁場的磁感強度B=0.5T,

兩板間距離為20cm,要使輸出電壓為220V,則等離子體垂直射入磁場的速度

2、質(zhì)譜儀是測量帶電制子的質(zhì)量和分析同位素的堇要工具，如圖所示為質(zhì)譜儀

的原理示意圖.現(xiàn)利用這種質(zhì)譜儀對氫元素進行測量.氫元素的各種同位素從容

器A下方的小孔S無初速度吸入電勢差為U的加速電場力口1E

速后垂直進入磁感強度為B的勻強磁場中.氫的三種同位素S3H..?..

最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條：：：：：：：：■:

.質(zhì)譜線”.關(guān)于三種同位點進入磁場時：

(1)速度的排列順序；(填"天、笊、鼐”)

(2)"質(zhì)譜線"的排列順序.(填/、他)

3、如圖，在磁流體發(fā)電機中,把氣體加熱到很高的溫度使它變成等離子體，已

知離子的電量為q，讓它以速度v通過磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)，這里有間

距為d的電極a和b.斷開電犍時，兩個電極間的電壓為.若單位時間

進入磁場區(qū)域的正負離子數(shù)各為N,電路中可能的最大電流為,

三、計菖題

1,一個回旋力口速器D形盒的最大半徑是R=60cm,要用它來把質(zhì)子從靜止加速

到40MeV的能量.已知質(zhì)子的質(zhì)量m=L6xlORkg,電量q=L6*10*C

(1)求所加的勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小.

(2)若兩D形盒間隙電極間的電壓為2.0xl(HV,求加速到上述能量所需時間.

2、兩塊金屬a、bW亍放置,板間存在與勻強電場正交的勻強磁場，假設(shè)電場、

磁場只存在

于兩板間的空間區(qū)域.一束電子以一定的初速度”從兩極板中間沿垂直于電場、

磁場的

方向射入場中，無偏轉(zhuǎn)地通過場區(qū)，如圖所示.已知板長l=10cm,兩板間距

d=3.0cm,兩

板間電勢差U=150V,%=2.0)d0'”〃s.求：

(1)求磁感應(yīng)強度B的大小；

(2)若撤去磁場，求電子穿過電場時偏離入射方向的距離，以及電子通過場區(qū)

后動能增加

多少？(電子所帶電荷魚的大小與其質(zhì)量之比￡=L76XI0”C/依，電子電荷量

m

的7

e=1.6：

3、如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示息圖，電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從

靜止開臉

過電勢?差為U的加速電場后進入粒子速度選擇器，選擇序中存在相互垂直的勻

強電場和勻

強越場，勻強電場的場強為E、方向水平向右.已知帶電粒子能夠沿直線穿過速

度選擇器，

從G點垂直MN進入偏轉(zhuǎn)磁場,該偏轉(zhuǎn)磁場是一個以直線MN為邊界、方向垂

宣紙面向外

的勻強磁場.帶電粕子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達照相底片的H點.可測量出G、

H間的距

離為I.帶電粒子的重力可忽略不計.求

ZJ二*??恒度V的大小.

士磁場的磁博強度Bl的大力呼口方向.

.k的大小.

【答案與解析】

一、選擇題

1、【答案】CD

【解析】離子所受的電場力F=qE,洛倫茲力f=qvB.=,離子向上

偏轉(zhuǎn)，電場力大于洛倫花力，故要使離子沿直線運動，可以適當增加U,增加速

度?洛倫茲力增大，C正確；也可適當成小E,電場力砌、，D正確.

2、【答案】B

【解析】A.根據(jù)左手定則，正離子往N板偏，負離子往M板偏，最終M板帶

負電，N板帶正電，M板電勢比N扳電勢低,故A正確.

B、最終正負用子在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，有4鄉(xiāng)=//諱,污水

的流量

Q=W=vbc.所以MN兩端間的電勢差U=bvff=附孝=型.

bec

污水流量越大，電勢差越大，電流表示數(shù)越大.增加碳感應(yīng)強度，電勢差增大，

電流表示數(shù)也增大.電勢差與污水中的離子濃度無關(guān).故B錯誤，C、D正確.

因為選錯誤的，故選B.

3、【答案】D

【解析】都沿直線運動到右側(cè).qE=q\B.v=-^.可知速度都相等，A錯.根

D

據(jù)

2=,占=：可知軌道半徑與比荷有關(guān)，BC錯。對.

rqB

4、【答案】A

【解析】由左手定則可以判定容相中的正負離子均受到向上的洛倫茲力的作用而

向上偏我，故正負電荷中和，的極板電勢相等，故電勢差為0.

5、【答案】AB

【解析】質(zhì)子在D形盒內(nèi)的最大偏轉(zhuǎn)半徑即為D形盒半徑R,則由圓周運動知

識知其線速度的最大值為2rfR,且與加速電壓無關(guān)，可知選項A、B正確；當

速度v加速到一定值接近光速時，相對論效應(yīng)較為顯著,故質(zhì)子速度不能被加速

到任意值，C錯誤；質(zhì)子和a粒子在同T場中的偏轉(zhuǎn)周期不同，要用這個裝置

加速a粒子，則要相應(yīng)地改變加速電壓的頻率f.或者改變械場的磁感應(yīng)強度B

才可實現(xiàn)，D錯誤.

6、【答案】A

【解析】通過速度選擇器的子速度相等可知，應(yīng)是b、C,由?知&V尺，

所以射向A2的是c粒子，射向Al的是b粒子，CD錯；又由于％,故射向

Pi的是a粒子.

7、【答案】C

【解析】應(yīng)用左手定則知B是直流電源的正極，A錯；電場力等于洛倫茲力，

Eq=qv8,

電場強度%=5,發(fā)電機的電動勢￡三心小聞Md是AB間的距離.故選C.

8、【答案】A

【解析】發(fā)電機的電動勢￡=我/「，根據(jù)閉合電路的歐姆定律/=/-

R+r

rtjvj-rt-rtjpnd,EB（h'

電源內(nèi)電阻/?=01?l=-r—=-----—/

SA?4rR34pd

r

所以電阻率為0=?S（華R^l-v火）。:附故+選夕③—

clf

9、【答案】ABC

【解析】從左方水平射入的電子，如果E和8都沿水平方向，從左方水平射入

的電子，速度方向與磁感應(yīng)國度方向平行，電子不受洛倫茲力，在電場力作用下

做亙線運動，穿過這區(qū)域時不發(fā)生偏轉(zhuǎn),AB均可能；如果E豎直向上，B垂直

紙面向外，電場力方向向下，洛倫茲力向上,當電場力等于洛倫茲力時，電子所

受合力為等做勻速直線運動，C可能；如果E豎直向上，B垂直紙面向里，電場

力、洛倫茲力都向下，不可能.故選ABC.

L0、【答案】AD

【解析】帶電粒子從D形盒中射出時的動能

由牛頓第二定律得以8=小匚，故丫=迎

-卅冊】，淮泊區(qū)州

功能E=-wiv=——

22m

顯然，當帶電粒子q、m一定的，則ERaR/

即最大功能隨磁場的磁感應(yīng)強度氏D形金屬盒的半徑R的增大而增大，與加速

電場的電壓和狹縫距離無關(guān)，故選AD.

二、填空題

1、【答案】2200正

【解析】電動勢￡=&仲，v,=-mf.v=22OO??/v.由左手定則，正離

fit/0.5x0.2

子打在上極板，故a是電源的正極.

2.【答案】（1）完fit.施；（2）血、玩.冗

【解析】根據(jù)出=5”/,速度「，比荷最大的是汽，最小的是鼐，所

以進入磁場速度從大到小的順序是冗、氣、泉.

進入偏轉(zhuǎn)磁場有儼8=〃二，偏轉(zhuǎn)軌道半徑R=?

解得火=M楞1，氣比荷鼠大的,軌道半徑最小，C對應(yīng)的是氣，病比荷最小，

則軌道半徑最大,a對應(yīng)的是1"質(zhì)譜線"的排列順序是鼐、笊、外。

3、【答案】Bvd,Nq

【解析】穩(wěn)定時洛倫茲力等于電場力，/”=夕￡，

a

解得U=fhd.根據(jù)電流的定義可知，電路中可能的最大電流為l=Nq.

三、計算題

L【答案】（l）0.47T,（2）1.34*10%

【解析】設(shè)質(zhì)子在回旋加速器中被電場加速的次數(shù)為〃，射出時的速度為匚,最

后做圓周運動的半徑即為D型盒的半徑，

則由動能定理得比U=4.0x10ftxl.6xlOwy

2-

由向心力公式得=刪三解得，=坐丁=（）.47丁，?=200