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高中物理人教版(2019)选择性必修第二册1.4质谱仪与回旋加速器
修改时间:2021-05-20
浏览次数:196
类型:同步测试
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一、单选题
1. 如图所示为“速度选择器”装置示意图,a、b为水平放置的平行金属板,其电容为C,板间距离为d,平行板内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,a、b板分别带上等量异号电荷后,平行板内产生竖直方向的匀强电场.一带电粒子以速度v0经小孔进入正交电磁场可沿直线OO′运动,
由O′射出,粒子所受重力不计,以下说法正确的是( )
A .
a板带负电,其电量为
B .
a板带正电,其电量为
C .
极板间的电场强度E=Bv0,方向竖直向下
D .
若粒子的初速度大于v0,粒子在极板间将向右上方做匀加速曲线运动
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选题
二、多选题
2. 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A
1
A
2
. 平板S下方有磁感应强度为B
0
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内
C .
能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D .
粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
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选题
3. 如图所示,a、b、c、d四种离子,它们带等量同种电荷,质量为M
a
=M
b
<M
c
=M
d
, 以不等的速率V
a
<V
b
=V
c
<V
d
进入速度选择器后,有两种离子从选择器中射出,进入磁感应强度为B
2
的磁场.由此可以判断(不计离子重力) ( )
A .
四种离子带正电,射向D
1
的是a离子
B .
四种离子带负电,射向D
1
的是c离子
C .
四种离子带正电,射向D
2
的是d离子
D .
四种离子带负电,射向D
2
的是b离子
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选题
4. 1930年劳伦斯制成世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示.这台加速器由两个铜质D形盒D
1
、D
2
构成,其间留有空隙,下列说法正确的是( )
A .
粒子从电场中获得能量
B .
粒子获得最大速度与回旋加速器半径有关
C .
粒子获得最大速度与回旋加速器内的电场有关
D .
回旋加速器中的电场和磁场交替对带电粒子做功
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+
选题
5. 如图所示为磁流体发电机的原理图:将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场,在磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,两板间就会产生电压,如果射入的等离子体速度均为v,两金属板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,等离子体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时,电流表示数为I,下列说法正确的是( )
A .
上极板A带负电
B .
两极板间的电动势为IR
C .
板间等离子体的内阻是
D .
板间等离子体的电阻率
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选题
6. 如图为回旋加速器的示意图.两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B.一质子从加速器的A处开始加速.已知D形盒的半径为R,高频交变电源的电压为U、频率为f,质子质量为m,电荷量为q.已知质子在磁场中运动的周期等于交变电源的周期,下列说法正确的是( )
A .
质子的最大速度不超过2πRf
B .
质子的最大动能为
C .
质子的最大动能与U无关
D .
若增大电压U, 质子的最大动能增大
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+
选题
7. 如图所示,1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端. 毫安表检测输入霍尔元件的电流,毫伏表检测霍尔元件输出的电压.已知图中的霍尔元件是正电荷导电,当开关S
1
、S
2
闭合后,电流表A和电表B、C都有明显示数,下列说法中正确的是(
)
A .
电表B为毫伏表,电表C为毫安表
B .
接线端2的电势低于接线端4的电势
C .
保持R
1
不变、适当减小R
2
, 则毫伏表示数一定增大
D .
使通过电磁铁和霍尔元件的电流大小不变,方向均与原电流方向相反,则毫伏表的示数将保持不变
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+
选题
8. 如图是某化工厂为了测量污水排放量的设计图,在排污管末端安装了流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽高分别为a、b、c,左、右两端开口,在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极,污水充满管道从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U,若用Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积),下列说法中正确的是( )
A .
M板电势一定低于N板的电势
B .
污水流动的速度越大,电压表的示数越大
C .
污水中离子浓度越高,电压表的示数越大
D .
电压表的示数U与污水流量Q成正比
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选题
9. 自行车速度计是利用霍尔传感器获知自行车的运动速率.如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔传感器的工作原理图。当磁铁靠近霍尔传感器时,导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即为霍尔电势差,下列说法正确的是( )
A .
根据单位时间内的脉冲数和前轮半径即可获知车速大小
B .
自行车的车速越大,霍尔电势差越高
C .
图乙中电流I是由正电荷定向移动形成的
D .
如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差将减小
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选题
三、解答题
10. 如图所示,一束电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为
,求电子的比荷和穿越磁场的时间。
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选题
11. 回旋加速器D形盒的半径为r,匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速。根据回旋加速器的这些数据,估算该粒子离开回旋加速器时获得的动能。
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选题
12. 回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接,两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为q,质量为m,粒子最大回旋半径为R,求:
(1) 粒子在盒内做何种运动;
(2) 所加交流电源的频率;
(3) 粒子加速后获得的最大动能。
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