專題二十六 電磁場(chǎng)在世界中的應(yīng)用 一、選擇題(本大題共5小題，每小題6分，共30分，每小題有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)符合題意。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得4分，錯(cuò)選或不答的得0分) 1．如圖，裝置為速度選擇器，平行金屬板間有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，帶電粒子均以垂直電場(chǎng)和磁場(chǎng)的速度射入且都能從另一側(cè)射出，不計(jì)粒子重力，以下說(shuō)法正確的有( ) A．若帶正電粒子以速度v從點(diǎn)射入能沿直線′射出，則帶負(fù)電粒子以速度v從′點(diǎn)射入能沿直線′射出 B．若帶正電粒子以速度v從點(diǎn)射入，離開(kāi)時(shí)動(dòng)能增加，則帶負(fù)電粒子以速度v從點(diǎn)射入，離開(kāi)時(shí)動(dòng)能減少 C．若氘核()和氦核()以相同速度從點(diǎn)射入，則一定能以相同速度從同一位置射出 D．若氘核()和氦核()以相同動(dòng)能從點(diǎn)射入，則一定能以相同動(dòng)能從不同位置射出 2．圖甲是用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連．帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，則下列判斷正確的是( ) A．從Ek-t圖可知，要想粒子獲得的最大動(dòng)能越大，則要求D形盒的面積也越大 B．在Ek-t圖中應(yīng)有t4-t3=t3-t2=t2-t1 C．高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn-tn-1 D．從Ek-t圖可知，粒子加速次數(shù)越多，粒子的最大動(dòng)能一定越大 3.用如圖所示的方法可以測(cè)得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測(cè)得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測(cè)得電壓為U。已知自由電子的電荷量為e，則下列判斷正確的是( ) A．上表面電勢(shì)高 B．下表面電勢(shì)高 C．該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 D．該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 4如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓．如果射人的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長(zhǎng)(沿初速度方向)為L(zhǎng)，板間距離為d，金屬板的正對(duì)面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于離子初速度方向．負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩極間的空間。當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表的示數(shù)為I，那么板間電離氣體的電阻率為( ) A. B. C. D. 5. 環(huán)型對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置。如圖所示，正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過(guò)電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而在碰撞區(qū)迎面相撞為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是( ) A．對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大 B對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小 C．對(duì)于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越大 D．對(duì)于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變 二、填空題（共2小題，共30分） 6.(15分)如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，從離子源S產(chǎn)生的正離子經(jīng)過(guò)S1和S2之間的加速電場(chǎng)進(jìn)入速度選擇器， P1和P2間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，離子由S3射出后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，由于各種離子軌跡半徑R不同，而分別射到底片上不同的位置，形成譜線。 (1)若已知S1、S2間的加速電壓為U以及B2和R，則離子的比荷= ； (2)若已知速度選擇器中的電場(chǎng)強(qiáng)度為E和磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B1，R和B2也知道，則離子的比荷= ； (3)要使氫的同位素氘和氚的正離子經(jīng)加速電場(chǎng)和速度選擇器后以相同的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(設(shè)進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的速度為零) ①若保持速度選擇器的E和B1不變，則加速電場(chǎng)S1、S2間的電壓之比應(yīng)為 ； ②它們的譜線位置到狹縫S3的距離之比為 。 7．(15分)一種測(cè)量血管中血流速度儀器的原理圖如圖所示，在動(dòng)脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.080T，電壓表測(cè)出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為 m／s。(取兩位有效數(shù)字) 三、（本大題共2小題，共40分） 8.（20分）如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，它由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成．磁分析器中有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。帶電離子在輻向電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的電場(chǎng)力大小處處相等，方向始終指向圓心O,有一個(gè)所帶電荷量為q、質(zhì)量為m的離子，從加速電場(chǎng)的A處由靜止開(kāi)始，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，以一定的速度進(jìn)入靜電分析器并沿圖中圓弧虛線運(yùn)動(dòng)，在P點(diǎn)離開(kāi)靜電分析器進(jìn)入磁分析器，最終打在乳膠片上的Q點(diǎn)．不計(jì)離子重力．若已知加速電場(chǎng)的電勢(shì)差為U，靜電分析器通道的半徑為R，圓心在O處．求： (1)離子進(jìn)入靜電分析器時(shí)速度v的大小； (2)均勻輻向電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E； (3)P、Q之間的距離L。 9.(20分)某塑料球成型機(jī)工作時(shí)．可以噴出速度v0=10m／s的塑料小球，已知噴出的每個(gè)小球的質(zhì)量m=1.0×10-4kg，并且在噴出時(shí)已帶了q=―1.0×10-4C的電荷量。如圖所示，小球從噴口飛出后，先滑過(guò)長(zhǎng)為d=1.5m的水平光滑的絕緣軌道，而后又滑過(guò)半徑為R=0.4m的圓弧形豎立的光滑絕緣軌道并從某處飛出。今在水平軌道上加上水平向右的場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球?qū)⑶『脧膱A弧軌道的最高點(diǎn)M處水平飛出；若再在圓形軌道區(qū)域加上垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，小球?qū)⑶『没^(guò)圓弧軌道上與圓心等高的N點(diǎn)，最后落入放在地面上接地良好的金屬容器內(nèi)，g取10m／s2，求： (1)所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E多大? (2)所加磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大?在此種情況下，小球經(jīng)過(guò)M點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力多大?