【物理】2019届一轮复习人教版 磁场与现代科技 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 磁场与现代科技 学案

磁场与现代科技（2）‎ 模拟提升 ‎1．（2018陕西省延安市黄陵县黄陵中 高三下第二次质量检测）‎ 如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点，出现一个光斑。在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r的圆弧运动，打在荧光屏上的P点，然后在磁场区域再加一竖直向下，场强大小为E的匀强电场，光斑从P点又回到O点，关于该粒子（不计重力），下列说法正确的是 ‎ ‎ A． 粒子带负电 B． 初速度为 C． 比荷为 D． 比荷为 国教育出^ 版 ]‎ ‎【答案】D ‎ ‎ ‎2．（2018年百校联盟高考名师猜题保温金卷）[www. s tep.^com ]‎ 如图所示，速度选择器中存在着相互正交的磁感应强度大小为B的匀强磁场和电场强度大小为E的匀强电场。一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器后从狭缝P进入另一磁感应强度大小为B'的匀强磁场，最后打在平板S的D1D2上，不计粒子重力，则( )‎ ‎ [来 源:中 教 ^ ]‎ A． 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 B． 通过狭缝P的带电粒子速度为 C． 打在D1、D2处的粒子在磁场B'中运动的时间都相同 D． 带电粒子打在平板S上的位置越靠近P,粒子的比荷越大 ‎【答案】D ‎ ‎ C、由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得，则，可知半径不同粒子的比荷不同；打在平板S上的粒子在磁感应强度为的磁场中都只运动半个周期，周期，则比荷不同，打在D1、D2上的粒子在磁感应强度为的磁场中的运动时间不同，故C错误；‎ D、由，知越靠近狭缝P，r越小，粒子的比荷越大，故D正确；[中 国教 ^育出版 ]‎ 故选D。‎ ‎3．（2018衡水金卷高三四省第三次大联考）‎ 如图所示的速度选择器水平放置，板长为L，两板间距离也为L，两板间分布着如图所示的正交匀强电场与匀强磁场，一带正电的粒子(不计重力)从两板左侧中点O处沿图中虚线水平向右射入速度选择器，恰好做匀速直线运动；若撤去磁场，保留电场，粒子以相同的速度从O点进入电场，恰好从上板极右边缘b 点离开场区；若撤去电场，保留磁场，粒子以相同的速度从O点进入磁场，则粒子圆周运动的半径为（ ）‎ ‎ ‎ A． L B． ‎2L C． D． ‎ ‎【答案】A[中国教 育出 ^ 版 ]‎ ‎ ‎ ‎4．（2018安徽省江南十校高三冲刺联考（二模））‎ 如图所示，含有H、H、He的带电粒子束从小孔O1处射速度选择器，沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P两点。不考虑重力作用，下列说法不正确的是 ‎ ‎ A． 沿直线O1O2运动的粒子速度相等[中国 ^教 育 出 版 ]‎ B． 打在P点的粒子是H和He C． O2P的长度是O2P1长度的2倍 D． 粒子H在偏转磁场中运动的时间最长[中国教 育 出版^ ]‎ ‎【答案】D ‎【解析】沿直线通过速度选择器的粒子满足，即这些粒子的速度相等，A正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，所以，故，可知粒子的比荷越大，则运动的半径越小，所以打在P1点的粒子是，打在P点的粒子是和，B正确；由题中的数据可得，的比荷是和的比荷的2倍，所以的轨道的半径是和的半径的倍，即O2P的长度是O2P1长度的2倍，C正确；粒子轨迹所对圆心角相等，的比荷最大，即最小，根据可得在磁场中运动的时间最短，D错误．‎ ‎5．（2018辽宁省大连育明高级中 大连育明高中物理模拟测试题）‎ 如图是质谱仪的工作原理示意图．粒子源(在加速电场上方，未画出)产生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和记录粒子位置的胶片A‎1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是：‎ ‎ ‎ A． 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 B． 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 C． 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷()越大 D． 粒子所带电荷量相同时，打在胶片上的位置越靠近狭缝P，表明其质量越大 ‎【答案】C[中 国教^ 育 出版 ]‎ ‎ ‎ ‎6．（2018山东省日照市高三5月校际联考）‎ 质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量。其工作原理如图所示。虚线为某粒子运动轨迹，由图可知 ‎ ‎ A． 此粒子带负电 B． 下极板S2比上极板S1电势高 C． 若只减小加速电压U，则半径r变大 D． 若只减小入射粒子的质量，则半径r变小 ‎【答案】D ‎ ‎ ‎7．（2018云南省昆明市嵩明一中高三第七次考试）[来 ^源: step .co m]‎ 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机．如图所示，表示了它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块正对的金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．如果射入的等离子体速度均为v，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，等离子体充满两板间的空间，负载电阻是一长为 ‎2d，截面积为圆柱形，其电阻率为等离子体的电阻率的。当发电机稳定发电时，电流表示数为I，那么板间等离子体的电阻率为( )‎ ‎ [中 国 教^育 出版 ]‎ A． B． C． D． ‎ ‎【答案】A s tep.c^o m]‎ ‎ ‎ ‎8．（2018江苏省扬州、泰州、淮安、南通、徐州、宿迁、连云港市高三第三次调研）‎ 磁流体发电机原理如图所示，等离子体高速喷射到加有强磁场的管道内，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向A、B两金属板偏转，形成直流电源对外供电．则( )‎ ‎ 中 国 教 育出 版 ]‎ A． 仅减小两板间的距离，发电机的电动势将增大 B． 仅增强磁感应强度，发电机的电动势将减小 C． 仅增加负载的阻值，发电机的输出功率将增大 D． 仅增大磁流体的喷射速度，发电机的总功率将增大 ‎【答案】D ‎【解析】电荷处于平衡有： ，解得：E电=Bdv，由此可知仅减小两板间的距离，发电机的电动势将减小，仅增强磁感应强度，发电机的电动势将增大，故AB 错误；根据欧姆定律定律和功率公式可知，当外阻和内阻相等时，输出功率最大，所以增加负载的阻值，发电机的输出功率不一定增大，故C错误；由E电=Bdv，可知仅增大磁流体的喷射速度，电动势将增大，因为总电阻不变，所以输出功率将增大，故D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎9．（2017-2018山东省泰安市高二上期末考试）‎ 电磁流量计用于测量可导电流体在管中的流量Q(在单位时向内通过管内横截面的流体的体积)，为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。 流量计的两端与输送流体的管过相连接，如图中虚线。流量计上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上下两表面分别与一已串接了电阻R的电流表的两端连接。I表示测得的电流值，已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得的流量为 ‎ ‎ A． B． ‎ C． D． [中国教育出版 ^ ]‎ ‎【答案】A[来^源 : 中 教 ]‎ ‎ ‎ ‎10．（2018北京市北京师范大 第二附属中 高三12月月考）‎ 为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的测量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为、、，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压．若用表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（ ）[来 源: 中教 ]‎ ‎ [w^w w . st ep ]‎ A． 若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B． 前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关[w ww. step. com ]‎ C． 污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大 D． 电压表示数与污水流量成正比，与、、均无关 ‎【答案】B[中 国教 育出 版 ]‎ ‎ ‎ ‎11．（2018北京市顺义区高三上期末）‎ 如图所示是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于Q的表达式正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A． B． ‎ C． D． [ :中 国教育^出 版 ]‎ ‎【答案】B ‎【解析】导电液体流过磁场区域时，正负电荷受到洛伦兹力，发生偏转打到上下两个面上，上下两个面之间形成电场，最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，根据受力平衡求出电荷的速度，再根据Q=vS求出流量．‎ 最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有，则，流量，故B正确．‎ ‎12．（2018云南省昭通市高三五校联合测试卷（八）） ‎ 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的周期性变化的电场，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，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )‎ ‎ ‎ A． 减小磁场的磁感应强度 B． 增大匀强电场间的加速电压[ :中国教育出版 ^ ]‎ C． 增大D形金属盒的半径 D． 减小狭缝间的距离 ‎【答案】C[www. ste p ]‎ ‎ ‎ ‎13．（2017-2018云南省峨山县大龙潭中 高二下期末考试） ‎ 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，如图所示：从粒子源中放出的质量为m、电荷量为q的正离子(初速为零，重力不计)，经电势差为U的加速电场加速，刚出电场时测得离子束的电流为I，之后从Q处垂直进入一个磁感应强度为B的匀强电场，之后打到底片上P处，P、Q两点距离为R.根据已知条件可知( )‎ ‎ ‎ A． 该离子的质量为m＝‎ B． 该离子在磁场中的运动时间为t＝‎ C． 在离子从Q处进入磁场至到达P的时间内，射到底片上的离子数目为N＝‎ D． 假如粒子源放出初速为零的氕(H)、氘(H)、氚(H)三种离子，这三种离子会打在底片上三个不同位置 ‎【答案】AD 得：；经同一加速电场后进入同一偏转磁场，离子在磁场运动的半径与离子的质量和电荷量的比值有关，该质谱仪的离子源能放出的氕（H）、氘（H）、氚（H）三种离子的质量和电荷量的比值分别为：、、，所以质谱仪能将它们分开，故D正确。故选AD。[来 ^源 :中教 ]‎ ‎14．（2017-2018福建省福州市八县（市）协作校高二上期末联考）‎ 如图所示为磁流体发电机的原理图．金属板M、N之间的距离为d＝‎20 cm，磁场的磁感应强度大小为B＝5 T，方向垂直纸面向里．现将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性)从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率为P＝100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R＝100 Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子，则下列说法中正确的是( )‎ ‎ ‎ A． 金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷[w ww. step ]‎ B． 该发电机的电动势为100 V C． 每秒钟有6.25×1018个离子打在金属板N上 D． 离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为‎103 m/s ‎【答案】BC ‎ 中 教 ]‎ ‎15．（2018辽宁省大连市第二十四中 高三下高考模拟考试）‎ 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。如图为磁流体发电机的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果喷入的等离子体速度为v，两金属板间距离d，板的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与速度方向垂直，负载电阻为R。当发电机稳定发电时电动势为E，电流为I，则下列说法正确的是 ‎ ‎ A． A板为发电机的正极 B． 其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大 C． 其他条件定时，R越大，发电机的输出功率越大 D． 板间等离子体的电阻率为 ‎【答案】BD ‎【解析】大量带正电和带负电的微粒向里进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的B板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到A板上，故B板相当于电源的正极，A板相当于电源的负极，故A错误；当发电机稳定发电时，即粒子匀速通过，根据平衡条件得：，解得：，电动势E与速率v有关，故B正确；当外电阻与内阻相等时，发电机的输出功率最大，故C错误；根据闭合电路的欧姆定律得：，解得：，根据电阻定律得：，则有等离子体的电阻率为，故D正确；故选BD。‎ ‎16．（2017-2018云南省昭通市昭阳区二中高二下期末考试） ‎ ‎ (多选)如图为一个电磁泵从血库里向外抽血的结构示意图，长方体导管的左、右表面绝缘，上、下表面为导体，管长为a、内壁高为b、宽为L且内壁光滑．将导管放在垂直左、右表面向右的匀强磁场中，由于充满导管的血浆中带有正、负离子，将上、下表面和电源接通，电路中会形成大小为I的电流，导管的前后两侧便会产生压强差p，从而将血浆抽出，其中v为血浆流动方向．若血浆的电阻率为ρ，电源的电动势为E，内阻为r，匀强磁场的磁感应强度为B，则下列判断正确的是( )‎ ‎ ‎ A． 此装置中血浆的等效电阻 B． 此装置中血浆受到安培力大小F＝BIL C． 增大磁感应强度可以加快血浆的外抽速度 D． 前后两侧的压强差 ‎【答案】ACD ‎ ‎ ‎17．（2017-2018云南省文山州丘北一中高二下期中考试） ‎ ‎ (多选)如图所示为一电磁流量计(即计算单位时间内流过某一横截面的体积)的原理图：一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．图中磁场方向垂直于纸面向里，大小为B，导电液体中的自由电荷(负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就稳定为U，则( )‎ ‎ ‎ A． 电势a高b低 B． 电势b高a低 C． 流量Q＝ D． 流量Q＝‎ ‎【答案】BC[中国^ 教育 出 版 ]‎ ‎ ‎ ‎18．（2018宁夏银川一中高三第一次模拟考试） ^中国 教 育出版 ]‎ 为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，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，污水充满管口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 ‎ [来 ^源: 中国教育出版 ]‎ A． M板电势一定高于N板的电势[ww w. s tep.co m]‎ B． 污水中离子浓度越高，电压表的示数越大 C． 污水流动的速度越大，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 ‎【答案】ACD ‎【解析】A项，根据左手定则知负离子所受洛伦兹力方向向下，正离子所受洛伦兹力方向向上，所以M板电势一定高于N板的电势，故A正确；‎ B、C项，最终离子处于平衡，故电场力等于洛伦兹力，根据牛顿第二定律有，解得，所以与离子的浓度无关，与污水流动的速度成正比，故B项错误，C项正确。‎ D项，根据，则流量，即，故电压表示数与污水流量成正比，故D项正确。‎ 综上所述本题正确【答案】为ACD。‎ ‎19．（2017-2018福建省永春县第一中 高二上期末考试）[来 ^源:中教 ]‎ 如图所示，有一金属块放在垂直于侧面C的匀强磁场中，当有稳恒电流自左向右通过时，下列说法正确的是( )‎ ‎ ‎ A． 金属块上表面的电势高于下表面的电势 B． 磁感应强度增大时，金属块上、下两表面间的电势差U增大 C． 电流增大时，金属块上、下两表面间的电势差U减小 中 教 ]‎ D． 电流不变时，金属块中单位体积内自由电子越多，上、下两表面间的电势差U越小 ‎【答案】BD ‎ ‎ ‎20．（2017-2018辽宁省六校协作体高二下6月联考）[w^ww. ste p ]‎ 如图所示，宽度为d、厚度为h的金属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,式中的比例系数k称为霍尔系数，设载流子的电荷量大小为q,金属导体单位体积内的自由电荷数目为n,(电流I=nqsv,其中s=dh,v表示自由电子定向移动的速率)下列说法正确的是( )‎ ‎ ‎ A． 导体上表面的电势大于下表面的电势 B． 霍尔系数为K=‎ C． 载流子所受静电力的大小eU/d D． 载流子所受洛伦兹力的大小eBv ‎【答案】BD ‎ ste^p. co m ]‎ 导体中通过的电流为 I=nev•d•h 由得，‎ 解得：，故B正确；‎ C项：电子所受静电力的大小为：F静=eE=eU/h，故C错误；‎ D项：电子所受的洛伦兹力的大小为：F洛=eBv，故D正确。‎ ‎21．（2017-2018湖北省荆州市高二下期末考试）‎ 回旋加速器在 研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为、周期为的交流电源上。位于圆心处的粒子源能不断产生粒子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速。当粒子被加速到最大动能后，再将它们引出。忽略粒子在电场中的运动时间，则下列说法正确的是( )‎ ‎ ‎ A． 粒子第次被加速前、后的轨道半径比为[ :中教^ ]‎ B． 若只增大交变电压，则粒子在回旋加速器中运行的时间会变短 C． 若不改变交流电压的周期，仍可用此装置加速氘核 D． 若是增大交变电压，则粒子的最大动能会变大 ‎【答案】ABC ‎ ‎ ‎ [中 国 教^育出版 ]‎ ‎ ‎ ‎ [中 国 教育出版 ^ ]‎