第3节洛伦兹力的应用知识点题库

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 . 减小磁场的磁感应强度 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D形金属盒狭缝间的距离

1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的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以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压为U．实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制．若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为B_m、f_m ，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用（）

A . 粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比 $\text{[math]}$ ：1 B . 粒子从静止开始加速到出口处所需的时间 $\text{[math]}$ C . 如果f_m＞ $\text{[math]}$ ，粒子能获得的最大动能为2mπ²R²f_m² D . 如果f_m＜ $\text{[math]}$ ，粒子能获得的最大动能为2mπ²R²f_m²

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

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．速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为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A₁、A₂ ．平板S下方有磁感应强度为B₀的匀强磁场．下列表述中正确的是（）

A . 质谱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 . 能通过狭缝P的带电粒子的速率大于 $\text{[math]}$ D . 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大

用同一回旋加速器分别对质子和氘核（氘核的质量是质子质量的2倍，电量与质子的电量相同）加速后（）

A . 质子获得的动能大于氘核获得的动能 B . 质子获得的动能小于氘核获得的动能 C . 质子获得的动能等于氘核获得的动能 D . 条件不足，无法判断

关于回旋加速器，下列说法正确的是（）

A . 粒子每次在电场中加速运动的时间相同 B . 随着粒子圆周运动的半径不断增大，粒子在磁场中运动半周所需时间也不断增大 C . 在其它条件相同的情况下，加速电场电压越高，粒子离开D形盒时的速率越大 D . 在其它条件相同的情况下，所加磁场越强，粒子离开D形盒时的速率越大

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

如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个置于匀强磁场中的D形金属盒，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在加速时，其动能E_k随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（　　）

A . 在E_k﹣t图象中应有（t₄﹣t₃）＜（t₃﹣t₂）＜（t₂﹣t₁） B . 减小磁场的磁感应强度可增大带电粒子射出时的动能 C . 要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径 D . 加速电场的电压越大，则粒子获得的最大动能一定越大

如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置。其核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则下列说法正确的是（）

A . 带电粒子从磁场中获得能量 B . 带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关 C . 带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关 D . 带电粒子做圆周运动的周期随半径增大而增大

如图所示,a、b、c、d四种离子,它们带等量同种电荷,质量为M_a=M_b＜M_c=M_d,以不等的速率V_a＜V_b=V_c＜V_d进入速度选择器后,有两种离子从选择器中射出,进入磁感应强度为B₂的磁场.由此可以判断(不计离子重力) ( )

A . 四种离子带正电，射向D₁的是a离子 B . 四种离子带负电，射向D₁的是c离子 C . 四种离子带正电，射向D₂的是d离子 D . 四种离子带负电，射向D₂的是b离子

如图所示为回旋加速器的示意图．两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速．已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m，电荷量为q.下列说法正确的是（）

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A . 质子的最大速度不超过2πRf B . 质子的最大动能为 $\text{[math]}$ C . 质子的最大动能与电压U无关 D . 只增大磁感应强度B，可增大质子的最大动能

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

速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中 $\text{[math]}$ ，则下列说法正确的是（）

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A . 甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B . 甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C . 能通过狭缝S₀的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ D . 若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3：2

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源两极相连接的两个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，则下列说法中正确的是（）

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A . 只减小磁场的磁感应强度可增大粒子离开时的最大动能 B . 只增大匀强电场间的加速电压可减少粒子在缝隙中被加速的次数 C . 只增大D形金属盒的半径可增大粒子离开时的最大动能 D . 只减小狭缝间的距离不会改变粒子离开时的最大动能

如图所示为质谱仪的原理图，A为粒子加速器，电压为U₁；B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；C为偏转分离器，磁感应强度为B_2.今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：

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（1）粒子的速度v；
（2）速度选择器的电压U₂；
（3）粒子在B₂磁场中做匀速圆周运动的半径R。

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。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场。匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为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A₁A_2.平板S下方有磁感应强度为B₀的匀强磁场。下列表述不正确的是（）

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A . 质谱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外 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靠近狭缝P，粒子的比荷越小

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 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 上的D点，且 $\text{[math]}$ ，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（　　）

A . 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里 B . 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ C . 该粒子的比荷 $\text{[math]}$ D . 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

回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狹缝很小，带电粒子穿过的区时间可忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生的粒子质量为m、电荷量为 $\text{[math]}$ ，在加速器中被加速，加速电压为U，加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则（）

A . 加速器加速电压U的周期等于粒子的回旋周期的两倍 B . 增大加速电压U，出射粒子动能不变 C . 增大磁感应强度B和D形盒半径R，粒子获得动能可能减小 D . 粒子在D形盒中运动时间与加速电压U无关

CT 扫描机器是医院常用的检测仪器。图（a）是某种 CT 机主要部分的剖面图，其中 X 射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中 M、N 之间有恒定电压的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场，经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生 X 射线（如图中带箭头的虚线所示），将电子束打到靶上的点记为 P 点。则（）

A . 增大 MN 的距离，电子进入磁场的速度一定增大 B . 增大 M、N 之间的加速电压可使 P 点右移 C . 偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D . 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使 P 点左移

电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。下列说法正确的是（）

A . 图甲的速度选择器能使速度 $\text{[math]}$ 的粒子沿直线匀速通过， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 均可使用 B . 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为 $\text{[math]}$ C . 图丙为回旋加速器，若增大D形盒狭缝之间的加速电压 $\text{[math]}$ ，则粒子的最大动能增大 D . 图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势

第3节 洛伦兹力的应用 知识点题库

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