2024届高三物理一轮复习重点突破：专题43洛伦兹力与质谱仪、回旋加速器等现代科技

专题43洛伦兹力与质谱仪、回旋加速器等现代科技 一、单选题 1．如图所示，水平放置平行金属板间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B。一带电量为＋q，质量为m的粒子（不计重力）以速度v水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，则下列说法正确的是（　　） A．若只将带电粒子带电量变为＋2q，粒子将向下偏转 B．若只将带电粒子带电量变为－2q，粒子仍能沿直线穿过 C．若只将带电粒子速度变为2v且粒子不与极板相碰，则从 右侧射出时粒子的电势能减少 D．若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过 2．用如图所示装置可测定带电粒子的比荷，装置上方速度选择器中匀强电场的方向水平向右，速度选择器和分离器中匀强磁场的方向垂直纸面向外。在S处有粒子源，将大量粒子沿速度选择器中线方向射入，部分粒子沿选择器中线运动后通过小孔进入分离器，再偏转后打到P1、P2、P3点，若粒子重力均可忽略，不计粒子间的相互作用。则以下说法正确的是（　　） A．打在P3点的粒子比荷最大 B．粒子在分离器中运动的时间相同 C．沿速度选择器中线运动并进入分离器的粒子其速率均相同 D．若测定带负电粒子的比荷，则需要将速度选择器中的电场 反向而磁场方向保持不变 3．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，设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是（　　） A．质子在匀强磁场每运动一周被加速一次 B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C．质子被加速后的最大速度不可能超过2fR D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子 4．磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R连接，上、下板相当于是一个直流电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ。忽略边缘效应，下列判断正确的是（　　） A．上板为正极 B．上下两板电压U=Bvd C．电流 D．电流 5．霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各领域，如在翻盖手机中，常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序。如图所示是一霍尔元件的示意图，通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B，图中a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，霍尔元件宽为、b间距离，ab间将出现电压，则（　　） A．a、b间电压仅与磁感应强度B有关 B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则ab两端电压 C．若霍尔元件的载流子是正电荷，则ab两端电压 D．若增大霍尔元件宽度d，则ab间电压一定增大 6．如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室A中的小孔飘出（初速度不计），经电压为U的加速电场加速后，通过小孔，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片D上并被吸收形成谱线。照相底片D上有刻线均匀分布的标尺（图中未画出），可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是（　　）   A．谱线b对应比荷的值大于谱线a对应比荷的值 B．可以通过增大磁感应强度B来增大不同离子所形成 谱线之间的间隔 C．标尺上各刻线对应比荷的值不是均匀变化的 D．若要标尺上任两相邻刻线间对应的比荷差值都相同，则刻线间距的变化规律与万用表欧姆挡的刻线间距变化规律一致 7．2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠病毒传播能力非常强，在医院中需要用到呼吸机和血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是（　　） A．离子所受洛伦兹力方向由M指向N B．血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势 C．血液中负离子多时，M点的电势高于N点的电势 D．血液流量 8．生活中可以通过霍尔元件来测量转动物体的转速。如图，在一个圆盘边缘处沿半径方向等间隔地放置四个小磁铁，其中两个N极向外，两个S极向外。在圆盘边缘附近放置一个霍尔元件，其尺寸如图所示。当电路接通后，会在a、b两端产生电势差（霍尔电压），当圆盘转动时，电压经电路放大后得到脉冲信号。已知脉冲信号的周期为T，若忽略感应电动势的影响，则（　　） A．盘转动的转速为 B．改变乙图中的电源正负极，不影响间电势差的正负 C．脉冲信号的最大值与霍尔元件的左右宽度L无关 D．圆盘转到图示位置时，如果a点电势高