电磁场的应用知识点题库

如图所示是质谱仪的工作原理示意图．设法使某种电荷量为q的正离子导入容器A中，离子再从狭缝S₁飘入电压为U的加速电场，初速度不计．再通过狭缝S₂、S₃射入磁感应强度为B的匀强磁场中，射入方向垂直于磁场区的界面PQ．最后离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝S₃的细线．若测得细线到狭缝S₃的距离为d，请导出离子的质量m的表达式．

一台质谱仪的工作原理如图所示．大量的甲、乙两种离子飘入电压力为U₀的加速电场，其初速度几乎为0，经过加速后，通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上．已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q，质量分别为2m和m，图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹．不考虑离子间的相互作用．

（1）求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x；
（2）在答题卡的图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域，并求该区域最窄处的宽度d；
（3）若考虑加速电压有波动，在（U₀﹣△U）到（U₀+△U）之间变化，要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠，求狭缝宽度L满足的条件．

图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个“D”形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能E_k随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是（）

A . 在E_k﹣t图中应有t₄﹣t₃=t₃﹣t₂=t₂﹣t₁ B . 高频电源的变化周期应该等于t_n﹣t_n_﹣2 C . 要使粒子获得的最大动能增大，可以增大电源电压 D . 在磁感应强度B,“D”形盒半径、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加速次数越多，粒子的最大动能一定越大

回旋加速器是利用较低电压的高频电源使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图．下列说法正确的是（）

A . 粒子由A₀运动到A₁比粒子由A₂运动到A₃所用时间少 B . 在D形盒半径和磁感应强度一定情况下，同一粒子获得的动能与交流电源电压有关 C . 粒子的能量由电场提供 D . 高频电源的周期与被加速带电粒子做匀速圆周运动的周期无关

下列说法正确的是（）

A . 首先发现电流磁效应的科学家是安培 B . 铁棒在磁场中被磁化，这是因为铁棒中产生了分子电流 C . 静止电荷之间、通电导线之间、磁体与运动电荷之间的相互作用都是通过磁场而产生的 D . 回旋加速器巧妙地利用磁场对带电粒子的偏转和带电粒子在磁场中运动的周期与其不断增大的速度无关

质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图示．离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S₁垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S₁的距离为x，则（）

A . 若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小 B . 若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大 C . 只要x相同，对应的离子质量一定相同 D . 只要x相同，对应的离子的比荷一定相等

如图是回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核（q₁、m₁）和氦核（q₂、m₂）．已知q₂=2q₁ ， m₂=2m₁ ，下列说法中正确的是（）

A . 它们的最大速度相同 B . 它们的最大动能相同 C . 仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能 D . 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

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极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，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，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（）

A . 增大磁场的磁感应强度 B . 增大匀强电场间的加速电压 C . 增大D形金属盒的半径 D . 减小狭缝间的距离

图甲是回旋加速器的原理示意图 $\text{[math]}$ 其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中 $\text{[math]}$ 磁感应强度大小恒定 $\text{[math]}$ ，并分别与高频电源相连 $\text{[math]}$ 加速时某带电粒子的动能 $\text{[math]}$ 随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

A . 在 $\text{[math]}$ 图象中 $\text{[math]}$ B . 高频电流的变化周期应该等于 $\text{[math]}$ C . 粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大 D . D形盒的半径越大，粒子获得的最大动能越大

在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，其工作原理如图所示。D₁和D₂是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央O处的粒子源产生的α粒子，在两盒之间被电场加速，α粒子进入磁场后做匀速圆周运动。忽略α粒子在电场中的加速时间。下列说法正确的是：( )

A . α粒子运动过程中电场的方向始终不变 B . α粒子在磁场中运动的周期越来越大 C . 磁感应强度越大，α粒子离开加速器时的动能就越大 D . 两盒间电势差越大，α粒子离开加速器时的动能就越大

如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器电阻为R，开关K闭合．两平行极板间有匀强磁场，一带电粒子(不计重力)正好以速度v匀速穿过两板．以下说法正确的是（）

A . 保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出 B . 保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出 C . 保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子将一定向下偏转 D . 如果将开关断开，粒子将继续沿直线穿出

磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的磁场，磁场方向与两板平行，并与气流垂直，如图所示。把两板与外电阻R连接起来，在磁场力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流。设该气流的导电率（电阻率的倒数）为σ，则（）

A . 该磁流体发电机模型的内阻为r＝ $\text{[math]}$ B . 产生的感应电动势为E＝Bav C . 流过外电阻R的电流强度I＝ $\text{[math]}$ D . 该磁流体发电机模型的路端电压为 $\text{[math]}$

某污水处理厂为了测量和控制污水的流量（单位时间内通过管内横截面流体的体积）设计了如图所示的截面积为长方形的一段管道，其中长、宽、高分别为图中的a、b、c，其两端与输送污水的管道相连（图中两侧虚线）图中长方形管道上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现在加上垂直于前后两面磁感应强度为B的水平匀强磁场，当污水稳定地流过时，在此管道的上下两面连一个电阻为R的电流表，其示数为I，已知污水的电阻率为 $\text{[math]}$ ，则其流量为（）

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A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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极相连接的两个半径为R的D形金属盒，两盒间宽d的狭缝中形成的变化的电场，电压为U；两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场B中，一电子利用其加速，则下列说法中正确的是（）

A . 电子获得的最大速度为2eBR/m B . 电子获得的最大动能为e²B²R²/（2m） C . 电子的加速时间为2BdR/U D . 增大D形金属盒的半径，电子获得的最大动能减小

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，方向与速度方向垂直，负载电阻为R.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( )

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A . A板为发电机的正极 B . 其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大 C . 其他条件一定时，S越大，发电机的电动势E越大 D . 板间等离子体的电阻率为 $\text{[math]}$

如图1所示为回旋加速器的示意图．它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D型盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上．在 $\text{[math]}$ 盒中心A处有离子源，它产生并发出的 $\text{[math]}$ 粒子，经狭缝电压加速后，进入 $\text{[math]}$ 盒中．在磁场力的作用下运动半个圆周后，再次经狭缝电压加速．为保证粒子每次经过狭缝都被加速，设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致如．此周而复始，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D型盒的边缘，以最大速度被导出．已知 $\text{[math]}$ 粒子电荷量为q质量为m，加速时电极间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R.设狭缝很窄，粒子通过狭缝的时间可以忽略不计，且 $\text{[math]}$ 粒子从离子源发出时的初速度为零．(不计 $\text{[math]}$ 粒子重力)求：

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（1） $\text{[math]}$ 粒子第1次由 $\text{[math]}$ 盒进入 $\text{[math]}$ 盒中时的速度大小；
（2） $\text{[math]}$ 粒子被加速后获得的最大动能 $\text{[math]}$ ；
（3）符合条件的交变电压的周期T；
（4）粒子仍在盒中活动过程中， $\text{[math]}$ 粒子在第n次由 $\text{[math]}$ 盒进入 $\text{[math]}$ 盒与紧接着第n+1次由 $\text{[math]}$ 盒进入 $\text{[math]}$ 盒位置之间的距离Δx.

如图所示，宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场中，当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生电压，这样就实现了将电流输入转化为电压输出。为提高输出的电压，可采取的措施是（）

A . 增大d B . 减小d C . 增大h D . 减小h

下列说法正确的是（）

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A . 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要粒子获得的最大动能增大，可增加电压 $\text{[math]}$ B . 图乙磁流体发电机的结构示意图，可以判断出 $\text{[math]}$ 极板是发电机的正极， $\text{[math]}$ 极板是发电机的负极 C . 图丙是速度选择器，带电粒子（不计重力）能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 $\text{[math]}$ D . 图丁是质谱仪的工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 $\text{[math]}$ 粒子的比荷越小

霍尔元件能（）

A . 把温度这个热学量转换成电阻这个电学量 B . 把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C . 把力这个力学量转换成电压这个电学量 D . 把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量

下列有关传感器及其敏感元件的说法中正确的是( )

A . 霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器 B . 光电鼠标利用了光传感器 C . 电子秤称量物体质量利用了力传感器 D . 2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，它利用了温度传感器

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