万考题-全国中小学题库

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1． 1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中运动特点，解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。回旋加速器的工作原理如图甲所示，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以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，加速器按一定频率的高频交流电源，保证粒子每次经过电场都被加速，加速电压为U．D形金属盒中心粒子源产生的粒子，初速度不计，在加速器中被加速，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。

求把质量为m、电荷量为q的静止粒子加速到最大动能所需的时间；

若此回旋加速器原来加速质量为2m、带电荷量为q的α粒子（ $\text{[math]}$ ），获得的最大动能为E_km ，现改为加速氘核（ $\text{[math]}$ ），它获得的最大动能为多少？要想使氘核获得与α粒子相同的动能，请你通过分析，提出一种简单可行的办法；

已知两D形盒间的交变电压如图乙所示，设α粒子在此回旋加速器中运行的周期为T，若存在一种带电荷量为q′、质量为m′的粒子 $\text{[math]}$ ，在 $\text{[math]}$ 时进入加速电场，该粒子在加速器中能获得的最大动能？（在此过程中，粒子未飞出D形盒）

难度：困难题型:模拟题来源：浙江省2020年高考物理模拟试卷（4月份）

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2．如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为d，极板的长、宽分别为a、b，面积为S，这两个电极与可变电阻R相连。在垂直于前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为 B．发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体﹣﹣等离子体，等离子体以速度v向右流动，并通过专用通道导出。不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，下列说法正确的是（）

A: 磁流体发电机的电动势为E＝Bbv

B: 可变电阻R中的电流方向是从P到Q

C:

D:

难度：中等题型:模拟题来源：江苏省南京市浦口区江浦高中2020年高考物理二模试卷

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3．回旋加速器原理如图所示，D₁和D₂是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在交流电源上，位于D₁圆心处的离子源A能不断产生正离子，它们在两盒之间被电场加速，当正离子被加速到最大动能E_k后，再设法将其引出。已知正离子的电荷量为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，狭缝之间的距离为d。设正离子从离子源出发时的初速度为零。

试计算上述正离子被第一次加速后进入D₂中运动的轨道半径；

计算正离子飞出时的最大动能；

设该正离子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，试证明当R>>d时，正离子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间可忽略不计（正离子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。

难度：中等题型:模拟题来源：北京市房山区2020届高三下学期物理第一次模拟试卷

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4．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。

判断该粒子束的电性，简要说明理由。

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。

难度：中等题型:模拟题来源：北京市大兴区2020届高三下学期物理一模试卷

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5．如图是质谱仪的工作原理示意图，它是分析同位素的一种仪器，其工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，挡板D上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A₁A₂。若（）

A: 只增大粒子的质量，则粒子经过狭缝P的速度变大

B: 只增大加速电压U，则粒子经过狭缝P的速度变大

C: 只增大粒子的比荷，则粒子在磁场中的轨道半径变大

D: 只增大磁感应强度，则粒子在磁场中的轨道半径变大

难度：中等题型:模拟题来源：福建省漳州市2020届高中毕业班理综物理第二次高考适应性测试试卷

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6．回旋加速器的工作原理如图，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处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的粒子，在加速电压为U的加速电场中被加速，所加磁场的磁感应强度、加速电场的频率可调，磁场的磁感应强度最大值为B_m和加速电场频率的最大值f_m ．则下列说法正确的是（）

A: 粒子获得的最大动能与加速电压无关

B:

C:

D:

难度：中等题型:模拟题来源：广东省广州、深圳市2020年学调联盟高考物理二调试卷

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7． 2018年，我省加大环保督查力度，打响碧水蓝天保卫战。督查暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下。污水（含有大量的正、负离子）充满管口从左向右流经该测量管时，a、c两端的电压为U，显示仪器显示污水流量Q（单位时间内排出的污水体积）。则（）

图片_x0020_100015

A: a侧电势比c侧电势高

B: 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大

C: 污水流量Q与U成正比，与L、D无关

D:

难度：中等题型:常考题来源：黑龙江省大庆实验中学2019-2020学年高二物理3月月考试卷

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8．在做科学研究时，可以通过“速度选择器”把特定速率的粒子筛选出来，其原理如图所示。在间距为d的两平行金属板上加上电压U，磁场垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，一束粒子沿OO'（两金属板中轴线）方向由O点射入两极板之间，若粒子重力不计，则（）

图片_x0020_100012

A: 能沿OO'直线运动，从O'点离开的粒子，一定带正电

B:

C:

D: 能沿OO'直线运动，从O'点离开的带电粒子，一定无法沿O'O直线做反向运动

难度：中等题型:常考题来源：河北省武邑中学2019-2020学年高二下学期物理3月线上考试试卷

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9． 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D₁、D₂构成，期间留有空隙。两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，且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（）

图片_x0020_100012

A: 不改变磁感应强度和交流电周期，该回旋加速器也能加速α粒子

B: 被加速的离子从电场中获得能量

C: 交变电场的变化周期是质子在磁场中运动周期的一半

D: 为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，可将磁感应强度增大为原来的2倍

难度：中等题型:常考题来源：浙江省湖州中学2019-2020学年高一下学期物理3月月考（创新B班)试卷

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10．磁流体发电是一项新兴技术，如图是磁流体发电机的示意图。平行金属板P、Q间距为d、面积为S，两金属板和电阻R连接。一束等离子体以恒定速度v₀垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，电路稳定时电阻R两端会产生恒定电势差U．假定等离子体在两板间均匀分布，忽略边缘效应，则等离子体的电导率δ（电阻率的倒数）的计算式是（）

A:

B:

C:

D:

难度：中等题型:模拟题来源：浙江省超级全能生2020年选考物理模拟试卷（B卷）（3月份）

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