2021年高中物理-磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件练习题(有答案)

1、E高中物理磁部份练习题回旋加速器例1如图所示，粒子回旋加速器由两个D形金属盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D形盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压，使正粒子每经过窄缝都被加速。中心S处的粒子源产生初速度为零的正粒子，经狭缝电压加速后，进入D形盒中、已知正粒子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小为U,磁场的磁感应强度为B,D形盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。下列说法正确的是（ACD）多选A,交变电压的频率为再2nmB每加速一次，粒子运动的轨道半径变大，在磁场中的周期也变大C粒子能获得的最大动能为2mD粒子能被加速的最多次数为驚例2.如图所示为某回旋加速器示意图，利

2、用回旋加速器对粒子进行加速，D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，加速电压为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法中正确的是C）粒子从磁场中获得能量减小D形盒半径、增大磁感应强度B,粒子获得的最大动能一定增大只增大加速电压U,粒子在回旋加速器中运动的时间变短只增大加速电压U,粒子获得的最大动能增大速度选择器和质谱仪例3.如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（AD）多选A质谱

3、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里C能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于B/ED粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的荷质比越小例4.如图所示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.速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B、电场的电场强度为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,其中OP与速度选择器的极板平行.平板S下方有磁感应强度大小为B0的匀强磁场，方向垂直于纸面向外若通过狭缝P的粒子最终打在胶片A1A2上的D点，且PD=L，不计带电粒子所受的重力及粒子间的相互作用力，下列表述正确的是（B

4、C）O协主电场一速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里能通过狭缝P的带电粒子的速率等于丘B该粒子的比荷2=亞mE%LD若改变加速电场的电压U,通过狭缝P的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷就越小例5某一质谱仪原理如图所示，区域丨为粒子加速器，加速电压为U1；区域II为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1,板间距离为d；区域III为偏转分离器，磁感应强度为B2。一质量为m、电荷量为+q的粒子，初速度为零，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界MN的方向进入分离器后做匀速圆周运动，打在P点上。忽略粒子所受重力，求：（1）粒子进入速度选择器的速度v；（

5、2）速度选择器的两极板电压U2；答案为：（3）OP之间的距离磁流体发电机例6.如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。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）沿垂直于磁场的方向喷入磁场。把P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是（BC）多选Q板的电势高于P板的电势R中有由a向b方向的电流增加等离子体中带电粒子个数，R中电流保持不变若只增大PQ间距离，R中电流减小例7.如图所示为磁流体发电机示意图。平行金属板a、b间有一匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压。若磁场的磁

6、感应强度大小为B,每个离子的电荷量为q、速度为v,等效直流电源a、b体的等效电阻为r,负载电阻为R,则下列说法正确的是（BC）多选图中a板电电源的正极稳定时电源的电动势为Bdv稳定时负载两端的电压为工BduR+r若增加负载的阻值，发动机的输出功率一定减小两板间距为d，两板间等离子例8.如图所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体（带有等量正、负离子的高速离子流）喷射入磁场，在磁场中有两块金属板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为v,两金属板间距离d,板的正对面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,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.B.

7、C.D.A板为发电机的正极其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大其他条件一定时，S越大，发电机的电动势E越大,SBdv,、为5（Tr）板间等离子体的电阻率方向与速度方向垂直，负载电阻为R.霍尔元件例9某霍尔兀件是一个长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体上下表面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场，且通以图示方向的电流丨时，产生的霍尔电压为U。若元件中导电粒子为自由电子，电子的电荷量为e,则该元件单位体积内的自由电子数为（C）如图所示，当该元件所处空间加有与例10.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示