2025年课标版高考物理习题、历届真题、创新题专题试卷十　磁场（带解析答案） (3).docx

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专题十磁场

应用创新题组

一、单项选择题(每小题4分,共32分)

1.(2024届娄底一中月考物理学史)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,凭借此项成果,他于1939年获得诺贝尔物理学奖,其原理如图所示,置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略;磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为q,在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是()

A.带电粒子由加速器的边缘进入加速器

B.被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大

C.质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径成正比

D.该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的α粒子时,交流电频率应变为f

答案D带电粒子由加速器的中心进入加速器,A错误;由周期公式T=2πmqB可知,被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期与半径无关,B错误;质子离开回旋加速器时的最大动能Ekm=12mvm2,R=mvmqB,联立可得Ekm=q2B2R2

2.(2024河南实验中学期中,8科技工程)如图所示,图甲为磁流体发电机原理示意图,图乙为质谱仪原理图,图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图,忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间,下列说法正确的是()

A.图甲中,将一束等离子体喷入磁场,A、B板间产生电压,A板电势高

B.图乙中,11H、12H

C.图丙中,加速电压越大,粒子获得的能量越高,比回旋加速器更有优势

D.图丁中,随着粒子速度的增大,交变电流的频率也应该增大

答案B由左手定则知正离子向下偏转,所以下极板带正电,B板电势高,故A错误;由qU=12mv2和qvB=mv2R,解得R=1B2Umq,11H、

3.(2024湛江一中月考,6科技工程)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()

A.Q板的电势高于P板的电势

B.R中有由b向a方向的电流

C.若只改变磁场强弱,R中电流保持不变

D.若只增大粒子入射速度,R中电流增大

答案D等离子体进入磁场,根据左手定则可知正电荷向上偏,打在上极板,负电荷向下偏,打在下极板,所以上极板带正电,下极板带负电,故P板的电势高于Q板的电势,流过电阻电流方向由a到b;稳定时电场力等于洛伦兹力,qUd=qvB,则U=Bdv,由欧姆定律可知,I=UR+

4.(2024北京朝阳联考,15科技工程)如图所示为磁聚焦法测量比荷的原理图。在阴极K和阳极A之间加电压,电子由阳极A中心处的小孔P射出。小孔P与荧光屏中心O点的连线为整个装置的中轴线。在极板很短的电容器C上加很小的交变电场,使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的偏转,可认为所有电子从同一点发散。在电容器C和荧光屏S之间加一平行PO的匀强磁场,电子经过一段时间再次汇聚在一点。调节磁感应强度B的大小,可使电子流刚好再次汇聚在荧光屏的O点。已知K、A之间的加速电压为U,C与S之间磁场的磁感应强度为B,发散点到O点的距离为l。下列说法正确的是()

A.电子通过电容器后速度方向相同

B.从右侧往左侧看,电子做圆周运动的半径相同

C.所有电子从发散到再次汇聚所用的时间相同

D.粒子的比荷em=

答案C在极板很短的电容器C上加很小的交变电场,使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的偏转,竖直方向vy=at=eUmdt,故电子通过电容器后速度方向不同,A错误;由洛伦兹力提供向心力有mv2r=Bev,得r=mvBe,v=vy,不同时刻vy大小和方向不同,故从右侧往左侧看,电子做圆周运动的半径不同,B错误;在PO方向上电子做匀速运动,速度大小相同,故所有电子从发散到再次汇聚所用的时间相同,C正确;从发散点到汇聚点,两个方向的分运动时间相等,有t直=t圆,加速电场中有eU=12mv2,匀速直线运动时间t直=lv,对匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有evyB=mvy2R,T=

5.(2024届泰安一中月考,7典型模型)如图所示是一种由加速电场、静电分析器和磁分析器组成的质谱仪示意图。已知静电分析器的四分之一圆弧通道的半径为R,通道内有一方向均指向圆心O的均匀辐射电场,电场强度大小为E。磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。现使位于A处的离子从静止开始经加速电场U加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,离开P点进入磁分析器后,最终打在乳胶片上的Q点。下列判断正确的是()

A.该种离子可以为正离