专题十一 课时作业(三) 带电粒子的运动在现代科技中的应用（Word练习）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材 江苏北京专用）

专题十一 课时作业（三）|主题三 带电粒子的运动在现代科技中的应用 1．如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是(　 ) A．甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压U B．乙图可判断出A极板是发电机的负极 C．丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是v＝ D．丁图中若载流子带负电，稳定时C端电势高 解析：选B　由洛伦兹力提供向心力，则qvB＝m，因为动能Ek＝mv2，当粒子做匀速圆周运动的半径r等于金属盒半径R时，粒子的动能最大，联立可得粒子的最大动能为Ek＝，可知要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度B和金属盒半径R，A错误；根据左手定则，可知负电荷向A极板偏转，则A极板是发电机的负极，B正确；速度选择器选择的是带电粒子的速度，故丙图无法判断出带电粒子的电性，根据qvB＝qE，可得粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是v＝，C错误；根据左手定则可知，带负电的载流子受到洛伦兹力方向向左，即向C端偏转，故稳定时C端电势低，D错误。 2．速度选择器如图(a)所示，载流子为电子的霍尔元件如图(b)所示。下列说法正确的是(　 ) A．图(a)中，电子以速度大小v＝从Q端射入，可沿直线运动从P点射出 B．图(a)中，电子以速度大小v>从P端射入，电子向下偏转，轨迹为抛物线 C．图(b)中，仅增大电流I，其他条件不变，UH将增大 D．图(b)中，稳定时元件左侧的电势高于右侧的电势 解析：选C　当电子从Q→P时，所受电场力向上，洛伦兹力向上，合力不会为零，电子不能做直线运动，A错误；电子以速度大小v>从P端射入，则eE<evB，电子向下偏转，所受合力为变力，轨迹不可能为抛物线，B错误；图(b)中，由evB＝e，I＝neSv，S＝hd，可得UH＝，仅增大电流I，其他条件不变，UH将增大，C正确；根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力向左，所以左侧电势低，右侧电势高，D错误。 3．(2023·宿迁调研)工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体体积)，原理如图甲所示，在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为B的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下M、N两点间的电势差U，就可计算出管中液体的流量。为了测量某工厂的污水排放量，技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计，如图乙所示，已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为20 cm和10 cm。当流经电磁流量计的液体速度为10 m/s时，其流量约为280 m3/h，若某段时间内通过电磁流量计的液体流量为70 m3/h，则在这段时间内(　 ) A．M点的电势一定低于N点的电势 B．通过排污管的液体流量约为140 m3/h C．排污管内液体速度约为2.5 m/s D．电势差U与磁感应强度B的比值约为0.25 m2/s 解析：选D　根据左手定则可知，正电荷进入磁场区域时会向上偏转，负电荷向下偏转，所以M点的电势一定高于N点的电势，故A错误；某段时间内通过电磁流量计的液体流量为70 m3/h，通过排污管的液体流量也是70 m3/h，由Q＝πr2v，知此段时间内流经电磁流量计的液体速度约为2.5 m/s，流量计处管道半径为r＝5 cm＝0.05 m，排污管的半径R＝10 cm＝0.1 m，则70 m3/h＝πr2v1＝πR2v2，可得排污管内液体速度约为v2＝ m/s＝0.625 m/s，故B、C错误；流量计内液体速度约为v1＝2.5 m/s，当带电粒子在电磁流量计中受力平衡时，有q＝qv1B，可知＝v1d1＝0.25 m2/s，故D正确。 4.阿斯顿设计的质谱仪示意图如图所示，他用该仪器发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。现让大量的氖20和氖22原子核从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过小孔S3进入方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，粒子在照相底板D上形成感光点，通过测量小孔S3到感光点的距离进而求解出粒子的比荷。实际上通过小孔S3的是一束与其孔宽相同的平行粒子束，它使照相底板D上形成感光线，已知氖20和氖22所带的电荷量均为10e，质量分别为20m0、22m0，要区分出氖20和氖22，小孔S3的宽度不能超过(　 ) A. 　　　　 B. － C. D.－ 解析：选D　氖核经电场加速有qU＝mv2，在磁场中偏转有qvB＝，解得氖核的比荷＝，故需要测出氖核从小孔S3射入点到感光线的距离从而求出氖核的运动半径R，当氖22从小孔S3右侧射入磁场、氖20从小孔S3左侧射入磁场，它们恰好到达同一位置，两核在照相底板上形成的感光线恰好合为一体，此时小孔S3的宽度d＝2R22－2R20，解得d＝ －，故要