2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练
磁场技术应用实例
一、选择题
1、如图所示，宽度为d、厚度为h的某种导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为：U＝k，式中的比例系数k称为霍尔系数。设载流子的电荷量为q，下列说法正确的是( )
IBd
A．载流子所受静电力的大小F＝q UdB．导体上表面的电势一定大于下表面的电势
1
C．霍尔系数为k＝
nq，其中n为导体单位长度上的电荷数
D．载流子所受洛伦兹力的大小F洛＝数
BI，其中n为导体单位体积内的电荷nhd解析：选D 导体中的电场强度E＝，载流子所受电场力F＝Eq＝q，A项错误；由左手定则可知，载流子受到的洛伦兹力向上，由于载流子的电性不确定，
UhUh
B项错误；稳定时，电场力与洛伦兹力相等，即qvB＝q，可得U＝Bhv，又电流
Uh的微观表达式I＝nqSv＝nqhdv，解得U＝
IB1
，则k＝，式中n为导体单位体nqdnqIBI，解得F洛＝，D项正确。 nhdnhd积内的电荷数，C项错误；由F洛＝Bqv，qv＝
2．如图 为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场。带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是( )
A．带电粒子每运动一周被加速两次 B．带电粒子每运动一周P1P2＝P3P4
C．带电粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关 D．加速电场方向需要做周期性的变化
解析：选C 带电粒子只有经过AC板间时被加速，即带电粒子每运动一周
mv被加速一次，加速电场的方向不需要改变，故A、D错误；根据r＝得，则P1P2
qB＝2(r2－r1)＝
2mΔv，因为带电粒子每运动一周被加速一次，根据v22－v12＝
qB2ad(定值)，知每运动一周，速度的变化量不等，且v4－v3
故B错误；当带电粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据r＝知带电粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关，故C正确。
mvqBr得，v＝，qBm3.如图是磁流体发电机的示意图，在间距为d的平行金属板A、C间，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，两金属板通过导线与滑动变阻器R相连，等离子体以速度v平行于两金属板垂直射入磁场。若要减小该发电机的电动势，可采取的方法是( )
A．增大d C．增大R
B．增大B D．减小v
E解析：选D 发电机稳定工作时，有q＝qvB，则发电机的电动势E＝Bdv，
d要想减小电动势，则可以通过减小B、d或v实现，D正确。
4.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。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为
B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是( )
A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR
B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C．高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变电流 D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子
2πR1
，T＝，可得质子被加速后的最大速度为2πfR，
解析：选A 由T＝
vf其不可能超过2πfR，质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关，选项A正确，B错误；高频电源可以使用正弦式交变电源，选项C错误；要加速α粒子，高频交流电周期必须变为α粒子在其中做圆周运动的周期，即T＝故选项D错误。
5.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动，电极a、
2πmα
，
qαBb之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( )
A．1.3 m/s，a正、b负 B．2.7 m/s，a正、b负 C．1.3 m/s，a负、b正 D．2.7 m/s，a负、b正
解析：选A 由于正、负离子在匀强磁场中垂直于磁场方向运动，利用左手定则可以判断电极a带正电，电极b带负电。血液流动速度可根据离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为0求解，即qvB＝qE得v＝＝
EU≈1.3 m/s，A正确。 BBd6.(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图，电荷量相同的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．质谱仪是给同位素加速的工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练：磁场技术应用实例(解析版)
