1、课时达标检测(五十六) 磁场应用实例 (题型研究课)1(多选)如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率v，那么()A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过B带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过C不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过D不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过解析：选AC按四个选项要求让粒子进入，洛伦兹力与电场力等大反向抵消了的就能沿直线匀速通过磁场。2(2017大庆模拟)如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转。设两极板间电场
2、强度为E，磁感应强度为B。欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是()A适当减小电场强度EB适当减小磁感应强度BC适当增大加速电场极板之间的距离D适当减小加速电压U解析：选A要使电子在复合场中做匀速直线运动，有EqqvB。根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力。适当减小电场强度E，即可以减小电场力，选项A正确；适当减小磁感应强度B，可以减小洛伦兹力，选项B错误；适当增大加速电场极板之间的距离，根据eUmv2可得v ，由于两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因
3、此没有改变电场力和洛伦兹力的大小，选项C错误；同理，适当减小加速电压U，可以减小电子进入复合场中的速度v，从而减小洛伦兹力，选项D错误。3(2017山西四校联考)如图所示，有一金属块放在垂直于表面C的匀强磁场中，当有稳恒电流沿平行平面C的方向通过时，下列说法正确的是()A金属块上表面M的电势高于下表面N的电势B电流增大时，M、N两表面间的电压U增大C磁感应强度增大时，M、N两表面间的电压U减小D金属块中单位体积内的自由电子数越少，M、N两表面间的电压U越小解析：选B由左手定则可知，金属块通有图示电流时，自由电子受到向上的洛伦兹力，向M面偏转，故上表面M电势低于下表面N的电势，A项错误；最终电子
4、在洛伦兹力和电场力作用下处于平衡，即evBe，则有UBvd，由此可知，磁感应强度增大时，M、N两表面间的电压增大，C项错误；由电流的微观表达式IneSv可知，电流增大说明自由电子定向移动速率v增大，所以M、N两表面间的电压增大，B项正确；电流一定时，金属块中单位体积内的自由电子数n越少，自由电子定向移动的速率一定越大，所以M、N两表面间的电压增大，D项错误。4.一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大
5、而增大C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子解析：选A由r知，当rR时，质子有最大速度vm，即B、R越大，vm越大，vm与加速电压无关，A对、B错。随着质子速度v的增大、质量m会发生变化，据T知质子做圆周运动的周期会变化，所加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加速下去，C错。由上面周期公式知粒子与质子做圆周运动的周期不同，故此装置不能用于加速粒子，D错。5(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置
6、的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小解析：选AC质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，故A选项正确；速度选择器中电场力和洛伦兹力是一对平衡力，即：qvBqE，故v，根据左手定则可以确定，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故B选项错误、C选项正确；粒子在匀强磁场中运动的半径r，即粒子的比荷，由此看出粒子的运动半径越小，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越大，故D选项错误。6(201
7、7洛阳联考)如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图。速度选择器中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若它们的质量关系满足m甲m乙m丙m丁，速度关系满足v甲v乙v丙v丁，它们的重力均可忽略，则打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是()A甲丁乙丙B乙甲丙丁C丙丁乙甲 D丁甲丙乙解析：选A根据速度选择器原理，P1是甲离子，P2是丁离子，再根据质谱仪原理r，故P3是乙离子，P4是丙离子，因此A正确。7(2016江苏高考)回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于
8、真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。被加速粒子的质量为m、电荷量为q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0，周期T。一束该种粒子在t0时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求：甲乙(1)出射粒子的动能Em；(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0；(3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件。解析：(1)粒子运动半径为R时qvBm且Emmv2解得Em。(2)粒子被加速n次达到动能Em，则EmnqU0粒子在狭缝间做匀加速运动，设n次经过狭缝的总时间为t加速度a匀加速直线运动ndat2由t0(n1)t，解得t0。(3)只有在0时间内飘入的粒子才能每次均被加速则所占的比例为由99%，解得d。答案：(1)(2)(3)d
