速度选择器知识点题库

如图所示，充电的两平行金属板间有场强为E的匀强电场和方向与电场垂直（垂直纸面向里）的匀强磁场，磁感应强度为B，构成速度选择器，氕、氘、氚核以相同的动能E_k从两极板中间垂直于电场和磁场射入速度选择器，且氘核沿直线射出，则射出时（）

A . 偏向正极板的是氚核 B . 动能增加的是氕核 C . 动能增加的是氚核 D . 偏向正极板的是氕核

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下方有磁感应强度为B₀的匀强磁场．下列表述正确的是（）

A . 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ B . 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C . 质谱仪是一种可测定带电粒子比荷的仪器 D . 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大

如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上下两面是绝缘板．前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连．整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中．管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体（有大量的正、负离子），且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v₀沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变．

（1）求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U₀；
（2）求开关闭合前后，管道两端压强差的变化△p；
（3）调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积S=dh不变，求电阻R可获得的最大功率P_m及相应的宽高比 $\text{[math]}$ 的值．

图为带电微粒的速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述哪个是正确的（）

A . P₁的电势必须高于P₂的电势 B . 从S₂出来的只能是正电荷，不能是负电荷 C . 如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向，选择器同样正常工作 D . 匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v= $\text{[math]}$

如图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图。K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速度大小不一。当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S。设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V，间距为5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T，问：

（1）磁场的方向应该垂直纸面向里还是垂直纸面向外？
（2）速度为多大的电子才能通过小孔S?

如图所示，一质子以速度v穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，则下列说法正确的是（）

A . 若质子的速度v′<v，它将向上偏转 B . 若电子以相同速度v射入该区域，将会发生偏转 C . 若质子从右侧以相同大小的速度射入仍然不发生偏转 D . 无论何种带电粒子，只要以相同速度从左侧射入都不会发生偏转

磁流体发电是一项新兴技术．如图所示，平行金属板之间有一个很强的匀强磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向以一定速度喷入磁场．图中虚线框部分相当于发电机．把两个极板与用电器相连，则( )

A . 用电器中的电流方向从B到A B . 用电器中的电流方向从A到B C . 若只增强磁场，发电机的电动势增大 D . 若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大

如图所示，场强E的方向竖直向下，磁感应强度 $\text{[math]}$ 的方向垂直于纸面向里，磁感应强度 $\text{[math]}$ 的方向垂直纸面向外，在S处有四个二价正离子，甲、乙、丙、丁垂直于场强E和磁感应强度 $\text{[math]}$ 的方向射入，若四个离子质量 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则运动到 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 四个位置的正离子分别为（）

A . 甲、乙、丙、丁 B . 甲、丁、乙、丙 C . 丙、乙、丁、甲 D . 甲、乙、丁、丙

磁流体发电是一项新兴技术。如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极板与用电器相连，则（）

A . 用电器中的电流方向从B到A B . 用电器中的电流方向从A到B C . 若只减小磁场，发电机的电动势增大 D . 若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大

如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向内)，有一粒子恰能沿直线飞过此区域(不计粒子重力)( )

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A . 若粒子带正电，E方向应向右 B . 若粒子带负电，E方向应向上 C . 若粒子带正电，E方向应向上 D . 不管粒子带何种电，E方向都向下

如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B束，下列说法中正确的是（）

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A . 组成A，B束的粒子都带负电 B . 组成A，B束的离子质量一定不同 C . 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 D . A束离子的比荷（ $\text{[math]}$ ）大于B束离子的比荷

质谱仪的工作原理示意图如图，它由速度选择器和有边界的偏转磁场构成。速度选择器由两块水平放置的金属板构成。由三种电量均为q、质量不同的粒子组成的粒子束沿水平向右的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的a、b、c三点，且a、c的间距为 $\text{[math]}$ 。已知底板MN左右两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为B₁、B₂ ，速度选择器中匀强电场的场强大小为E，不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，下列说法正确的是（）

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A . 速度选择器中的电场方向向上 B . 三种粒子的速度大小均为 $\text{[math]}$ C . 三种粒子中打在c点的粒子质量最大 D . 打在a、c两点的粒子质量差为 $\text{[math]}$

如图所示，虚线O₁O₂是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度为B₁ ，匀强电场的场强为E（电场线没有画出）。照相底片与虚线O₁O₂垂直，其右侧偏转磁场的磁感应强度为B₂。现有一个离子沿着虚线O₁O₂向右做匀速运动，穿过照相底片的小孔后在偏转磁场中做半径为R的匀速圆周运动，最后垂直打在照相底片上（不计离子所受重力）。

（1）求该离子沿虚线运动的速度大小v；
（2）求该离子的比荷 $\text{[math]}$ ；
（3）如果带电量都为q的两种同位素离子，沿着虚线O₁O₂射入速度选择器，它们在照相底片的落点间距大小为d，求这两种同位素离子的质量差△m。

物理学中将带电粒子的电荷量与其质量之比称为比荷，根据某带电粒子在电场和磁场中受力及运动情况，可以得出它的比荷。如图是阴极射线管，左端正负极接高压电源可从阴极K水平向右发射带电粒子束（也叫阴极射线），当图中金属板D₁、D₂之间未加电场时，粒子束不偏转，最终运动到屏上P₁点。按图示方向在D₁、D₂之间施加电场E之后，粒子束发生偏转并运动到屏上P₂点。

（1）判断该粒子束的电性，简要说明理由。
（2）为了抵消阴极射线的偏转，使它沿水平方向直接运动到P₁ ，需要在两块金属板D₁、D₂之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的磁场。若已知金属板D₁、D₂间距离d，两板间的电压U，磁场的磁感应强度B。
①请判断磁场的方向并求出阴极射线速度v的表达式。

②去掉D₁、D₂间的电场，阴极射线经N点（图中未画出）离开磁场打到在屏上P₃点。若已知P₃到N点水平距离为D，竖直距离为h，金属板D₁、D₂的板长为L，请推导出阴极射线中粒子的比荷 $\text{[math]}$ 的表达式。

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

在如图所示的水平平行金属板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，某一不计重力的带电粒子以水平速度v从左侧P孔进入后恰能沿直线运动，下列说法正确的是（　　）

A . 粒子速度大小 $\text{[math]}$ B . 若粒子速度大于v，粒子将向上偏 C . 若粒子从右侧Q孔以水平速度v射入，粒子仍能沿直线运动 D . 若粒子的电荷量增大后，以相同的水平速度v从左侧P孔进入，粒子也将沿直线运动

如图所示，两个正对的平行金属板间存在竖直向下和垂直于纸面向里的匀强电场和匀强磁场，板间距为d，板长L=d，一带电粒子（不计重力）从左边界的中点沿图中虚线水平通过该区域，如果撤去电场，则粒子垂直打到上极板。下列说法正确的是（　　）

A . 该粒子一定带负电 B . 若换一个与题中电性相反的粒子一定可以沿虚线从右向左做直线运动 C . 如果撒去磁场该粒子会打到下级板且距离下极板左端 $\text{[math]}$ L处 D . 如果撤去磁场，电场减小为原来的一半时，该粒子恰好从极板的边缘射出

离子源、加速器、速度选择器、质谱仪是粒子探测中常用的四种仪器。如图甲所示的装置中，离子源M能产生初速度可视为零的两种正离子，经同一匀强电场加速后从S点垂直射入一有界匀强磁场中，该磁场上下两部分的宽度均为d，磁感应强度大小相等、方向相反。两离子从界面 $\text{[math]}$ 分别射出，出射点与入射点间的水平距离分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。

（1）测得 $\text{[math]}$ ，求这两种离子在磁场中运动时间 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的比值。
（2）通常情况下，离子源M产生的离子初速度是多值且不可忽略的，科学家们为方便研究在装置的虚线方框位置又加入一个速度选择器，请你描绘出乙图速度选择器模型中的电场和磁场。在速度选择器中我们定义 $\text{[math]}$ （E、B为电场和磁场的场强），且A的大小是连续可调的。若某次探测科学家增强了加速电场，把A调到一个恰当的值后，在 $\text{[math]}$ 界面第一次观察到有离子射出，但只要微微调小A的值，两种离子便恢复从界面 $\text{[math]}$ 射出，求：在这种状态下，当两离子分别从 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 界面射出时，两个出射点间的水平距离。
（3）继续增强加速电场，把A另调到某一个数值后，恰能观察到两种离子都从 $\text{[math]}$ 界面射出，但只要微微调小A的值，一种离子便恢复从界面 $\text{[math]}$ 射出，求：在这种状态下，当两离子都从 $\text{[math]}$ 界面射出时，两种离子在磁场中运动时间 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的比值。

图为速度选择器示意图。 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两个极板间的电压为U，距离为d。极板间有磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场。一束带电粒子流从 $\text{[math]}$ 射入，部分粒子恰能沿虚线从 $\text{[math]}$ 射出。不计粒子所受重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）

A . 能从 $\text{[math]}$ 射出的粒子一定带正电 B . 能从 $\text{[math]}$ 射出的粒子的电荷量一定相等 C . 能从 $\text{[math]}$ 射出的粒子的速度大小一定等于 $\text{[math]}$ D . 能从 $\text{[math]}$ 射出的粒子的比荷一定相等

如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子以不同初速度（不计重力）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 $\text{[math]}$ ，平板S下方有磁感应强度为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场。下列表述正确的是（）

A . 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外 B . 进入 $\text{[math]}$ 磁场的粒子，在该磁场中运动时间均相等 C . 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ D . 粒子打在胶片上的位置越远离狭缝P，粒子的比荷越小

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