2021-2022人教版物理选择性必修二检测：1.4质谱仪与回旋加速器含解析

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四　质谱仪与回旋加速器

(25 分钟　60 分)

一、选择题：(本题共 7小题，每小题 5分，共 35 分)

1.如图所示为速度选择器装置示意图，a、b为水平放置的平行金属

板，其电容为 C，板间距离为 d，平行板内存在垂直纸面向里的匀强

磁场，磁感应强度为 B，a、b板分别带上等量异种电荷后，平行板

内产生竖直方向的匀强电场。一带电粒子以速度 v0经小孔进入正交

电磁场后可沿直线 OO′运动，由 O′射出，粒子所受重力不计，以下

说法正确的是(　　)

A．a板带负电，其电荷量为 CBv0d

B．a板带正电，其电荷量为

C．极板间的电场强度 E＝Bv0，方向竖直向下

D．若粒子的初速度大于 v0，粒子在极板间将向右上方做匀加速曲

线运动

【解析】选C。粒子所受洛伦兹力与电场力大小相等、方向相反时，

才能沿直线通过平行金属板，则板间电场方向竖直向下，a板带正电，

则有 qv0B＝qE＝q，得 E＝Bv0，U＝Bv0d，则 Q＝CU＝CBv0d，故

A、B错误，C正确；若该粒子带正电，且初速度大于 v0，则粒子所

受洛伦兹力大于电场力，可知粒子向上偏转，随着速度的变化，洛

伦兹力大小和方向都变化，可知粒子做曲线运动，但不是匀加速曲

线运动，故 D错误。

2.如图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子 a、b经电压 U加速(在

A点初速度为零)后，进入磁感应强度为 B的匀强磁场做匀速圆周运

动，最后分别打在感光板 S上的 x1、x2处。图中半圆形的虚线分别

表示带电粒子 a、b所通过的路径，则(　　)

A．若 a与b有相同的质量，则打在感光板上时，b的速度比 a大

B．若 a与b有相同的质量，则 a的电量比 b的电量小

C．若 a与b有相同的电量，则 a的质量比 b的质量大

D．若 a与b有相同的电量，则 a的质量比 b的质量小

【解析】选D。根据 qU＝mv2，v＝。由 qvB＝m得，r＝＝。因为 b

的半径大，若 a与b质量相同，则 b的电量小，根据 v＝，知 b的速

度小，故 A、B错误；若 a与b有相同的电量，因为 b的半径大，则

b的质量大，故 C错误，D正确。

3．(多选)如图所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体垂直

于磁场方向射入磁场，在磁场中有两块金属板 A、B，这时金属板上

就会聚集电荷，两板间就会产生电压，如果射入的等离子体速度均

为v，两金属板间距离为 d，板平面的面积为 S，匀强磁场的磁感应

强度为 B，方向垂直于速度方向，负载电阻为 R，等离子体充满两

板间的空间。当发电机稳定发电时，电流表示数为 I，下列说法正确

的是(　　)

A.上极板 A带负电

B．两极板间的电动势为 IR

C．板间等离子体的内阻为－R

D．板间等离子体的电阻率为(－R)

【解析】选A、C、D。由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力

方向向下，所以正电荷会聚集到 B板上，负电荷受到的洛伦兹力方

向向上，负电荷聚集到 A板上，故 B板相当于电源的正极，A板相

当于电源的负极，故 A正确；最终稳定时，电荷所受洛伦兹力和电

场力平衡，有 qvB＝q，解得 E＝vBd，故 B错误；根据闭合电路欧

姆定律得等离子体的内阻 R′＝－R＝－R，由电阻定律得 R′＝ρ，解

得ρ＝(－R)，故 C、D正确。

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