物理4 質(zhì)譜儀與回旋加速器復(fù)習(xí)練習(xí)題

這是一份物理4 質(zhì)譜儀與回旋加速器復(fù)習(xí)練習(xí)題，共11頁。試卷主要包含了選擇題，填空題，綜合題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器專題復(fù)習(xí)2021—2022學(xué)年高中物理人教版（2019）選擇性必修第二冊一、選擇題（共15題）1．如圖所示，長方體金屈導(dǎo)體處在勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)體內(nèi)、外側(cè)面向外，當(dāng)導(dǎo)體通以圖示方向的恒定電流時，則（　?。?/span>A．金屬塊上、下表面電勢相等 B．金屬塊上表面電勢低于下表面電勢C．金屬塊上表面電勢高于下表面電勢 D．無法比較上、下表面的電勢高低2．如圖所示，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負電的離子，從整體上來說呈電中性）噴射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場中有兩塊正對面積為S，相距為d的平行金屬板，與外電阻R相連構(gòu)成電路。設(shè)氣流的速度為v，氣體的電導(dǎo)率（電阻率的倒數(shù)）為g，則流過外電阻R的電流I及電流方向為（　?。?/span> A．，B→R→A B．，A→R→BC．，B→R→A D．，A→R→B3．正離子源發(fā)射出正離子經(jīng)加速電壓后，進入互相垂直的電場和磁場中，電場和磁場方向如圖所示，發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉(zhuǎn)，要使離子沿直線通過混合場，需要 （　?。?/span> A．增大電場強度E，減小磁感應(yīng)強度BB．增大電場強度E，減小加速電壓UC．適當(dāng)增大加速電壓UD．適當(dāng)增大電場強度E4．如圖所示的平行板器件中，電場強度E與磁感應(yīng)強度B相互垂直；E方向豎直向下、 B方向垂直紙面向里。一束帶電粒子從極板左側(cè)中央的小孔射入，不計重力，能從右側(cè)小孔水平射出的粒子需滿足的條件是（　?。?/span>A．具有相同的電荷量B．具有相同速度，且C．具有相同的電性D．具有相同荷質(zhì)比5．如圖所示，在長方形abcd區(qū)域內(nèi)有正交的勻強電場和勻強磁場，，一帶電粒子從ad的中點垂直于電場和磁場方向射入，恰沿直線從bc邊的中點P射出，若撤去電場，則粒子從a點射出且射出時的動能為Ek；若撤去磁場，則粒子射出時的動能為（重力不計）（　?。?/span>A．Ek B．2Ek C．4Ek D．5Ek6．1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，可用來加速帶電粒子，其原理如圖所示．這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙．下列說法正確的是（        ）A．粒子從磁場中獲得能量B．粒子在磁場中運動的周期越來越小C．加速電場的周期隨粒子速度增大而增大D．粒子從D形盒射出時的動能與加速電場的電壓無關(guān)7．如圖為某電磁流量計的示意圖，圓管由非磁性材料制成，空間有垂直于側(cè)壁向里的勻強磁場。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體向右流過磁場區(qū)域時，測出管壁上MN兩點間的電勢差U，就可以知道管中液體的流量Q（單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積）。若管的直徑為d，磁感應(yīng)強度為B，管中各處液體的流速相同。則（　　）A．M點電勢低于N點電勢B．保持B．d恒定，液體的流量Q越大，電勢差U越小C．保持Q．B恒定，管的直徑d越大，電勢差U越大D．保持Q．d恒定，磁感應(yīng)強度B越大，電勢差U越大8．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是（　　）A．減小狹縫間的距離 B．減小磁場的磁感應(yīng)強度C．增大D形金屬盒的半徑 D．增大勻強電場間的加速電壓9．普通電視機的顯像管中，掃描顯像主要是利用磁場對高速電子束的偏轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，其掃描原理如圖所示：在圓形區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn)磁場方向垂直于紙面，當(dāng)不加磁場時，電子束將通過 O 點而打在屏幕的中心M點。為了使屏幕上出現(xiàn)一條以M點為中點的的亮線PQ，那么，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律應(yīng)是圖中的（　?。?/span>A． B． C． D．10．1922年，英國物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎。質(zhì)譜儀的兩大重要組成部分是加速電場和偏轉(zhuǎn)磁場。如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖，設(shè)想有一個靜止的帶電粒子（不計重力）P，經(jīng)電壓為U的電場加速后，垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，最后打到底片上的D點。設(shè)，則在下列圖中能正確反映x2與U之間函數(shù)關(guān)系的是（　?。?/span>A． B．C． D．11．如圖所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強度為0.5 T的勻強磁場，一質(zhì)量為0.2 kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端放置一質(zhì)量為m=0.1 kg、帶正電q = 0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力；現(xiàn)對木板施加方向水平向左，大小為F=0.6 N的恒力，g取10 m/s2，則滑塊（　　）A．先做加速度減小的加速運動，最后做勻速直線運動B．一直做加速度為2 m/s2的勻加速運動，直到滑塊飛離木板為止C．速度為6m/s時，滑塊開始減速D．最終做速度為10m/s的勻速運動12．如圖所示，一根固定的絕緣豎直長桿位于范圍足夠大且相互正交的勻強電場和勻強磁場中，電場強度大小為，磁感應(yīng)強度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小圓環(huán)套在桿上，環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為μ0，現(xiàn)使圓環(huán)以初速度v0向下運動，經(jīng)時間t0，圓環(huán)回到出發(fā)點。若圓環(huán)回到出發(fā)點之前已經(jīng)開始做勻速直線運動，不計空氣阻力，重力加速度為g。則下列說法中正確的是（　?。?/span>A．環(huán)經(jīng)過時間剛好到達最低點B．環(huán)的最大加速度為am=gC．環(huán)在時間內(nèi)損失的機械能為D．環(huán)下降過程和上升過程系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能相等13．如圖所示，在一個很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個電極、、、，它就成了一個霍爾元件。在、間通入恒定的電流，同時外加與薄片垂直的磁場，則薄片中的載流子在洛倫茲力的作用下，向著與電流和磁場都垂直的方向漂移，使、間出現(xiàn)了電壓，稱為霍爾電壓。下列關(guān)于霍爾電壓的大小，正確的是（　?。?/span>A．越大則越大，與的大小無關(guān)B．越大則越大，與的大小無關(guān)C．在電流、磁場一定時，薄片的厚度越大，則越大D．在電流、磁場一定時，薄片的厚度越大，則越小14．如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成。若靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)均勻輻射電場，在中心線處的電場強度大小為E，磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向外。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器，由P點垂直邊界進入磁分析器，最終打到膠片上的Q點。不計粒子重力。下列說法不正確的是（　?。?/span>A．粒子一定帶正電B．加速電場的電壓U=ERC．直徑PQ=D．若一群離子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點，則該群離子具有相同的比荷15．如圖所示，一絕緣容器內(nèi)部為長方體空腔，容器內(nèi)盛有NaCl的水溶液，容器上下端裝有鉑電極A和C，置于與容器表面垂直的勻強磁場中，開關(guān)K閉合前容器兩側(cè)P、Q兩管中液面等高，閉合開關(guān)后（ ）A．M處鈉離子濃度等于N處鈉離子濃度B．M處氯離子濃度小于N處氯離子濃度C．M處電勢高于N處電勢D．P管中液面高于Q管中液面二、填空題（共4題）16．如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子，從兩平行電極板正中央垂直電場線和磁感線以速度v飛入．已知兩板間距為d，磁感強度為B，這時粒子恰能直線穿過電場和磁場區(qū)域（重力不計）．今將磁感強度增大到某值，則粒子將落到極板上．當(dāng)粒子落到極板上時的動能為_____________．17．如圖所示，兩平行板間有場強為E的勻強電場，方向豎直向下，一帶電荷量為q的負粒子（不計重力），垂直于電場方向以速度v飛入兩板間。為了使粒子沿直線飛出，應(yīng)在垂直于紙面內(nèi)加一方向為________的勻強磁場，其磁感應(yīng)強度B=_______。18．下圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器最后打在S板上。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強度為B0的勻強磁場。則此粒子帶________電荷且經(jīng)過速度選擇器時的速度大小為________，選擇器內(nèi)磁場方向為垂直紙面________(填向外或向內(nèi))。19．如圖所示寬度為d、厚度為h的金屬板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)有電流I通過金屬板時，在金屬板上側(cè)面A和下側(cè)面A’ 間產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng).若金屬板內(nèi)自由電子密度為n，則產(chǎn)生的電勢差U=______________.三、綜合題（共4題）20．如圖所示，在足夠大的空間范圍內(nèi)，同時存在著   豎直向上的勻強電場和垂直紙面向里的水平勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=2T．小球1帶正電，小球2不帶電，靜止放置于固定的水平懸空支架上．小球向右以v1=12 m/s的水平速度與小球2正碰，碰后兩小球粘在一起在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，兩小球速度水平向左時離碰撞點的距離為2m．碰后兩小球的比荷為4C/kg．（取g=10 m/s2) （1）電場強度E的大小是多少？（2）兩小球的質(zhì)量之比是多少？21．如圖，平面直角坐標(biāo)系xOy的第II象限內(nèi)存在沿x軸負方向的勻強電場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電粒子（不計重力），從x軸上的（-L，0）點，以大小為v0的速度沿y軸正方向射入電場，通過電場后從y軸上的C（0，2L）點進入第I象限。（1）求電場強度大小E；（2）若第I象限內(nèi)存在方向垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強磁場，則上述粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后將從x軸上的 D（2L，0）點進入第IV象限。求該磁場的磁感應(yīng)強度大小B；（3）若第I象限僅在某區(qū)域內(nèi)存在大小仍為B，方向垂直于坐標(biāo)平面向外的矩形勻強磁場，則上述粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后將從x軸上D點垂直進入第IV象限，求該矩形磁場區(qū)域的最小面積。22．電子擴束裝置由電子加速器、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場組成，如圖甲所示。大量電子由靜止開始，經(jīng)加速電場加速后，連續(xù)不斷地沿板間距為d的平行極板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場，在偏轉(zhuǎn)電場中運動T時間后，進入方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁場的豎直寬度足夠大、水平寬度為L，電子最后打在豎直放置的熒光屏上。已知兩板間所加電壓隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，電壓最大值為U0、周期為T；電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，其重力不計，所有電子均能從兩板間通過。(1)求t=0時刻進入偏轉(zhuǎn)電場的電子在離開偏轉(zhuǎn)電場時的位置到的距離y；(2)要使電子能垂直打在熒光屏上①求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B；②求垂直打在熒光屏上的電子束的寬度。23．如圖，區(qū)域I內(nèi)有與水平方向成角的勻強電場E1，區(qū)域?qū)挾葹?/span>d1，區(qū)域II內(nèi)有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E2，區(qū)域?qū)挾葹?/span>d2，磁場方向垂直紙面向里，電場方向豎直向下，一質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒在區(qū)域I左邊界的P點，由靜止釋放后水平向右做直線運動，進入?yún)^(qū)域II后做勻速圓周運動，從區(qū)域II右邊界上的Q點穿出，其速度方向改變了90°，重力加速度為g，求：（1）區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)勻強電場的電場強度E1、E2的大?。?/span>（2）區(qū)域II內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小。
參考答案：1．C2．B3．C4．B5．D6．D7．D8．C9．A10．A12．C13．D14．C15．D16．17．     垂直紙面向里     18．     正電          向外19．20．（1）E=2.5N/C     （2）21．（1）；（2）；（3）16L222．(1)；(2)①，②23．（1），（2）