2011走向高考,贾凤山,高中总复习,物理,8-4.pdf

第 八 章第 四 讲 一、选择题 1．设回旋加速器中的匀强磁场的磁感应强度为 B，粒子的质量为 m，所带电荷量为 q，刚进入磁场的速度为 v0，回旋加速器的最大半径为 R，那么两极间所加的交变电压的周期 T和该粒子的最大速度 v 分别为 ( ) A． T＝ 2πmqB ， v 不超过 qBRm B． T＝ πmqB， v 不超过 qBRm C． T＝ 2πmqB ， v 不超过 qBR2m D． T＝ πmqB， v 不超过 qBR2m [答案 ] A [解析 ] 粒子做匀圆周运动周期为 T＝ 2πmqB ，故电源周期须与粒子运动周期同步，粒子的最大速度由最大半径 R 决定． 2． (2009·广东 )右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．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外 C．能通过狭缝 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，粒子的荷质比越小 [答案 ] ABC [解析 ] 本题考查质谱仪的工作原理，质谱仪是分析同位素的重要工具， A 正确；由左手定则可判磁场方向垂直纸面向外， Eq＝ qvB， v＝ EB，所以 B、 C 正确； ∵ qm＝ vB0r， ∴ r 越小，其荷质比越大， D 项错． 3．随着社会生产的发展，大型化工厂已越来越多，环境污染也越来 越严重．为减少环境污染，技术人员在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．在垂直于上下底面方向加磁感应强度为 B 的匀强磁场，在前后两个内侧面分别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 U.若用 Q 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 ( ) A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高 C．污水中离子浓度 越高电压表的示数将越大 D．污水流量 Q 与 U 成正比 [答案 ] D [解析 ] 由左手定则可判断出，正离子受到的洛伦兹力使其向后表面偏转聚集而导致后表面电势升高，同理负离子较多时，负离子向前表面偏转聚集而导致前表面电势较低，故 A、B 均错；设前后表面的最高电压为 U，则 qUb ＝ qvB.所以 U＝ vBb，所以 U 与离子浓度无关，C 错；因 Q＝ vbc，而 U＝ vBb，所以 Q＝ UcB ， D 对． 4． (2009·苏中四市统测 )如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部 分是两个 D 型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．如果 D 型金属盒的半径为 R，垂直 D 型金属盒底面的匀强磁场的磁感应强度为 B，高频电源频率为 f，下列说法正确的有 ( ) A．质子被加速后的最大速度不可能超过 2πfR B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C．高频电源只能使用矩形波交变电流，不能使用正弦式交变电流 D．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速 α 粒子 (电荷量为质子的 2 倍，质量为质子的 4 倍 ) [答案 ] AB [解析 ] 质子在 D 型金属盒内做匀速圆周运动的 周期 T＝ 2πmBq ，所加高频交变电流的频率 f＝ Bq2πm，所以质子的最大速度 vm＝ ωR＝ 2πfR， A 项正确；由 vm＝ 2πfR 可知，质子被加速的最大速度与加速电场的电压大小无关，与交变电流的波形无关， B 项正确， C 项错误；由 T＝ 2πmBq 可知，被加速粒子运动的周期与粒子的比荷有关，只有在改变高频交变电流的频率后才能用于加速 α 粒子， D 项错误． 5． (2009·滨州 )如图所示是质谱仪工作原理的示意图．带电粒子 a、 b 经电压 U 加速 (在A 点的初速度为零 )后，进入 磁感应强度为 B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板 S 上的 x1、 x2 处．图中半圆形的虚线分别表示带电粒子 a、 b 所通过的路径，则 ( ) A． a 的质量一定大于 b 的质量 B． a 的电荷量一定大于 b 的电荷量 C．在磁场中 a 运动的时间大于 b 运动的时间 D． a 的比荷  qama大于 b 的比荷  qbmb[答案 ] D [解析 ] 设粒子经电场加速后的速度为 v，由动能定 理，有 qU＝ 12mv2，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R＝ mvqB＝ 2mqUqB ∝ mq ，由图知粒子 a 的轨迹半径 x12 小于粒子 b 的轨迹半径 x22 ，故 maqa< mbqb，选项 D 正确， A、 B 错误；粒子在磁场中的运动时间 t＝ T2＝ πmqB，结合上式，有 ta