高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 质谱仪与回旋加速器课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 质谱仪与回旋加速器课时训练，共12页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.4质谱仪与回旋加速器专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册一、选择题（共15题）1．下列说法正确的是（　　）A．处于静电平衡状态下的金属导体内部，电势处处为零B．电动势在数值上等于静电力把1 C的正电荷从电源负极移送到电源正极所做的功C．通电螺线管外部的磁场跟条形磁体的磁场相似，安培受此启发而提出了分子电流假说D．粒子通过回旋加速器获得的动能与两D型盒之间的电势差成正比2．如图所示，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的离子，从整体上来说呈电中性）喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块正对面积为S，相距为d的平行金属板，与外电阻R相连构成电路。设气流的速度为v，气体的电导率（电阻率的倒数）为g，则流过外电阻R的电流I及电流方向为（　　） A．，B→R→A B．，A→R→BC．，B→R→A D．，A→R→B3．如图所示为一磁流体发电机示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体（电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性）从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上，则关于R中的电流大小及方向判断正确的是（　　）A．I=，从上向下 B．I=，从上向下C．I=，从下向上 D．I=，从下向上4．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，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，现用同一回旋加速器分别加速两种同位素，关于高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，下列说法正确的是(　　)A．加速质量大的交流电源的周期较大，加速次数少B．加速质量大的交流电源的周期较大，加速次数多C．加速质量大的交流电源的周期较小，加速次数多D．加速质量大的交流电源的周期较小，加速次数少5．如图所示，平行金属板P、Q间有磁感应强度为B的匀强磁场，静止的电子在O经加速电压U作用后由P板上的小孔垂直进入磁场，打在Q板上的A点．现使磁感应强度大小B加倍，要使电子的运动轨迹不发生变化，仍打在Q板上的A点，应该使U变为原来的A．4倍 B．2倍 C．倍 D．倍6．a、b两个带正电的粒子经同一电场由静止加速，先后以v1、v2从M点沿MN进入矩形匀强磁场区域，经磁场偏转后分别从PQ边E、F离开。直线ME、MF与MQ的夹角分别为30°、60°，粒子的重力不计，则两个粒子进入磁场运动的速度大小之比为（　　）A．v1：v2=1：3 B．v1：v2=3：1 C．v1：v2=3：2 D．v1：v2=2：37．如图所示，水平向右的匀强电场场强为E，垂直纸面向里的水平匀强磁场磁感应强度为B，一带电量为q的液滴质量为m，在重力、电场力和洛伦兹力作用下做直线运动，下列关于带电液滴的性质和运动的说法中不正确的是(　　)A．液滴可能带负电 B．液滴一定做匀速直线运动C．不论液滴带正电或负电，运动轨迹为同一条直线 D．液滴不可能在垂直电场的方向上运动8．如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一 端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力．则（       ）A．小球带负电B．电场力跟重力一定不平衡C．如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场，小球不可能继续做圆周运动D．如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场，细绳张力可能增大9．2018年中核集团研发的“超导质子回旋加速器”，能够将质子加速至一半光速，打破了美国、瑞士等少数国家的垄断，促进了我国医疗事业的发展。图中是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核和氦核。下列说法正确的是（　　）A．它们的最大速度相同B．氘核射出时的向心加速度大C．两次所接高频电源的频率可能不相同D．在D形盒内运动时，粒子偏转半径等间距增加10．武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场。已知流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。下列说法正确的是（　　）A．负离子所受洛伦兹力方向由M指向NB．M点的电势高于N点的电势C．污水流量计也可以用于测量不带电液体的流速D．只需要测量M、N两点间电压就能够推算废液的流量11．1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是(　 　)A．该束带电粒子带负电B．速度选择器的P1极板带负电C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小12．如图所示是磁流体发电机示意图，两块面积均为S的相同平行金属板M、N相距为L，板间匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体（即高温下的电离气体，含有大量的正、负离子，且整体显中性）以速度v不断射入两平行金属极板间，两极板间存在着如图所示的匀强磁场。关于磁流体发电机产生的电动势E的大小，下列说法不正确的是（　　）A．与等离子体所带的电荷量成正比 B．与等离子体速度v的大小成正比C．与两板间的距离的大小成正比 D．与两板间匀强磁场的磁感应强度的大小成正比13．如图所示，一带正电的小球，放在绝缘的、足够长的、内壁粗糙的水平直管左端，直管内径略大于小球直径，系统处于垂直纸面向里的匀强磁场中，现给小球一水平向右的冲量，小球向右运动，则关于小球可能的运动表述不正确的是（　　）A．小球做匀速直线运动B．小球做匀减速直线运动C．小球做加速度不断增大的减速运动，直至速度为0D．小球先做加速度不断减小的减速运动，后做匀速直线运动14．如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时(   )A．v不变 B．v变大C．v变小 D．不能确定15．如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里，一个带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法正确的是A．微粒可能带负电，可能带正电 B．微粒的机械能一定增加C．微粒的电势能一定增加 D．微粒动能一定减小二、填空题（共4题）16．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，带电粒子每次通过两盒窄缝间匀强电场时做________（填“匀速”“加速”或“圆周”）运动；带电粒子每次通过盒中的匀强磁场时做________（填“匀速”“加速”或“圆周”）运动。17．如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应，霍尔效应可解释如下：外部磁场对运动电子的洛伦兹力使电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成电场，电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力，当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧面之间就会形成稳定的电势差，电流I是自由电子的定向移动形成的，电子的平均定向移动速率为v，电荷量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势______（选填“高于”“低于”或“等于”）下侧面A′的电势；（2）电子所受洛伦兹力的大小为______；（3）当导体板上、下两侧面之间的电势差为UH时，电子所受电场力的大小为______；（4）导体板上、下两侧面产生的稳定的电势差U=______。18．如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面的电势（“高于”“低于”或“等于”）：假设该导体每立方米有n个自由电子，电子的电荷量为e，测得电势差大小为U，则导体的电流强度I=________．19．电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律，运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面、上固定两块竖直正对的金属电极板（未画出，电阻不计），磁感应强度大小为的匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则、电极间存在电势差。（1）若用多用电表监测、电极间的电势差，则图甲中与相连的是多用电表的___________色表笔（选填“红”或“黑”）；（2）某次监测中，用多用电表的“”档测出、电极间的电势差，如图乙所示，则___________；（3）若、电极间的距离为，血管壁厚度不计，结合（2）中数据可估算出血流速度为___________（结果保留两位有效数字）；（4）为了测量动脉血流接入电路的电阻，微博橙子辅导在、间设计了如图丙所示的测量电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计的读数和电阻箱的示数，绘制出图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为，纵截距为，如图丁所示。已知灵敏电流计的内阻为，则血液接入电路的电阻为___________（用题中的字母、、表示）。三、综合题（共4题）20．有一回旋加速器，接在频率为的交流电源上，其D型盒的半径为，回旋加速器置于磁感应强度为B的匀强磁场中：(1)氘核是氢的同位素，若此回旋加速器用于加速质量为，电荷量为的氘核，该加速器中的磁感应强度B应该是多大；(2)最终氘核可以获得的最大动能是多少；(3)该加速器可以用于加速质子吗？如果能，请简述你的理由；如果不能，需要对该加速器的磁场做怎样的改变。21．如图甲所示，M、N为水平放置长为L的平行金属板，两板相距也为L。一束带正电、比荷为的粒子流（重力不计），以初速度沿两板正中间水平射入两板间。粒子恰好由N板下边缘A点射出，以A点为坐标原点建立直角坐标系。（1）求粒子经过A点时速度大小和方向；（2）若y轴右侧有一方向垂直纸面向里的足够大的匀强磁场，x轴下方磁感应强度大小为，x轴上方磁感应强度大小为，要使粒子进入磁场后恰好不离开磁场。求：；（3）仅撤去（2）中的磁场，在y轴右侧加上如图乙所示足够大的周期性变化的磁场（已知），设磁场方向垂直于纸面向里为正。求：时刻从A点进入磁场的粒子经过x轴时的坐标值。22．如图所示，在平直角坐标系的第Ⅰ象限内有沿轴正方向的匀强电场，质量为、电荷量为的带电粒子，在轴上坐标为的点，以大小为的速度沿轴正方向射入电场，从轴上坐标为的点进入处在第四象限内垂直于坐标平面向里的有界匀强磁场（图中未画出），为磁场边界上一点。粒子出磁场后速度沿轴负方向，并经过轴的位置坐标为。不计粒子的重力，求：(1)匀强电场的电场强度的大小；(2)匀强磁场的磁感应强度的大小；(3)若有界磁场为圆形，且圆与轴相切于点，则圆面积多大。23．如图所示，匀强磁场沿水平方向，垂直纸面向里，磁感应强度B=1T，匀强电场方向水平向右，电场强度E=，一带正电的微粒质量，电荷量，在此空间恰好做匀速直线运动，g取10m/s2，求带电微粒运动速度的大小和方向。
参考答案：1．C2．B3．A4．A5．A6．B7．C8．D9．A10．D11．D12．A13．B14．C15．B16．     加速     圆周17．     低于     evB          Bhv18．     低于     19．     红     150     0.42     20．(1) ；(2) ；(3) 不能；B应该降低到原来的二分之一21．（1）、速度方向与水平成45°斜向下；（2）；（3）粒子在时刻进入磁场，如图 一个磁场变化周期中粒子沿x轴前进的距离其中可能：①经过x轴时的坐标值，，1，2，3…可能：②经过x轴时的坐标值，，1，2，3…22．(1)；(2)；(3)23．20m/s；与水平成60°右斜上