1、磁场技术应用实例1.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过2fRB质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关C高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变电流D不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子解析：选A由T，T，可得质子被加速后的最大速度为2fR，其不可能超过2fR
2、，质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关，选项A正确，B错误；高频电源可以使用正弦式交变电源，选项C错误；要加速粒子，高频交流电周期必须变为粒子在其中做圆周运动的周期，即T，故选项D错误。2.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，
3、两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()A1.3 m/s，a正、b负 B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正解析：选A由于正、负离子在匀强磁场中垂直于磁场方向运动，利用左手定则可以判断电极a带正电，电极b带负电。血液流动速度可根据离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为0求解，即qvBqE得v1.3 m/s，A正确。3.(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图，电荷量相同的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内正交的匀强磁场和
4、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质谱仪是给同位素加速的工具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，粒子的质量越小解析：选BD进入B0的粒子满足qvB0m，即，知道粒子所带电荷量后，便可求出粒子的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A错误；根据粒子在磁场中的轨迹可知粒子带正电，则粒子在复合场中所受电场力的方向向左，洛伦兹力的方向向右，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向里，故B正确；能通过狭缝P的带电粒子满足qEq
5、vB，得v，故C错误；由，知r越小，粒子的比荷越大，当带电荷量相同时，粒子打在胶片上的位置越靠近P，粒子的质量越小，故D正确。4如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场。带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()A带电粒子每运动一周被加速两次B带电粒子每运动一周P1P2P3P4C带电粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D加速电场方向需要做周期性的变化解析：选C带电粒子只有经过AC板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次，加速
6、电场的方向不需要改变，故A、D错误；根据r得，则P1P22(r2r1)，因为带电粒子每运动一周被加速一次，根据v22v122ad(定值)，知每运动一周，速度的变化量不等，且v4v3P3P4，故B错误；当带电粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据r得，v，知带电粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关，故C正确。5.如图是磁流体发电机的示意图，在间距为d的平行金属板A、C间，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，两金属板通过导线与滑动变阻器R相连，等离子体以速度v平行于两金属板垂直射入磁场。若要减小该发电机的电动势，可采取的方法是()A增大d B增大BC增大R D减小v解析：选D发电机稳定工作时
7、，有qqvB，则发电机的电动势EBdv，要想减小电动势，则可以通过减小B、d或v实现，D正确。6.如图所示，宽度为d、厚度为h的某种导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为：Uk，式中的比例系数k称为霍尔系数。设载流子的电荷量为q，下列说法正确的是()A载流子所受静电力的大小FqB导体上表面的电势一定大于下表面的电势C霍尔系数为k，其中n为导体单位长度上的电荷数D载流子所受洛伦兹力的大小F洛，其中n为导体单位体积内的电荷数解析：选D导体中的电场强度
8、E，载流子所受电场力FEqq，A项错误；由左手定则可知，载流子受到的洛伦兹力向上，由于载流子的电性不确定，B项错误；稳定时，电场力与洛伦兹力相等，即qvBq，可得UBhv，又电流的微观表达式InqSvnqhdv，解得U，则k，式中n为导体单位体积内的电荷数，C项错误；由F洛Bqv，qv，解得F洛，D项正确。7(多选)如图所示为一利用海流发电的装置原理图。用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块电阻不计的金属板M、N，板长为a、宽为b，板间的距离为d，将管道沿海流方向固定在海水中，在管道中施加与前后表面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，将航标灯与两金属板连接(图中
9、未画出)。海流方向如图，海流速率为v，下列说法正确的是()AM板的电势高于N板的电势B该海流发电机的电动势为BdvC该海流发电机的电动势为BavD管道内海水受到的安培力方向向左解析：选ABD由左手定则可知，海流中的正离子受到的洛伦兹力方向向上，所以正离子向上偏转，即M板带正电；负离子受到的洛伦兹力方向向下，所以负离子向下偏转，N板带负电，可知M板的电势高于N板的电势，故A正确；M、N两板间形成电场，当离子所受的洛伦兹力和电场力平衡时，两板间的电压稳定，即qBqv，得UBdv，两板间电压即该海流发电机的电动势，故B正确，C错误；根据左手定则知，管道内由离子运动形成的电流方向向上，故管道内海水所受
10、安培力方向向左，故D正确。8电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为，在泵头通入导电剂后液体的电导率为(电阻率的倒数)，泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，把泵体的上、下两表面接在电压为U(内阻不计)的电源上，则()A泵体上表面应接电源负极B通过泵体的电流IC增大磁感应强度可获得更大的抽液高度D减小液体的电导率可获得更大的抽液高度解析：选C当泵体上表面接电源负极时，电流从下向上流过泵体，泵体内液体受到的磁场力水平向右，与抽液方向相反，故A错误；根据电阻定律，泵体内液体的电阻R，因此流过泵体的电流IUL1，故B错误；增大磁感应强度B，泵体内液体受到的磁场力变大，因此可获得更大的抽液高度，故C正确；若减小液体的电导率，可以使电流减小，受到的磁场力减小，使抽液高度减小，故D错误。
