物理科技的理解應(yīng)用（速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、霍爾元件、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)等）學(xué)生版-高考物理一輪復(fù)習(xí)突破卷

專題突破卷15物理科技的理解應(yīng)用（速度選擇器、質(zhì)譜儀、

回旋加速器、霍爾元件、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)）

60分鐘

Z考點(diǎn)預(yù)覽W

考點(diǎn)考向題型分布

物理科技的理解應(yīng)用考向1:速度選擇器10單選+7多選+3計(jì)算

（速度選擇器、質(zhì)譜儀、

考向2：質(zhì)譜儀

回旋加速器、霍爾元件、

考向3：回旋加速器

電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)

考向4：霍爾元件

電機(jī)等）

考向5：電磁流量計(jì)

考向6：磁流體發(fā)電機(jī)

考點(diǎn)突破

考點(diǎn)01,物理科技的理解應(yīng)用（速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、

霍爾元件、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)等）（10單選+7多選+3計(jì)算）

1.（2024?北京昌平?二模）如圖所示，水平放置的兩平行金屬板間存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

一帶電粒子（重力不計(jì)）從M點(diǎn)沿水平方向射入到兩板之間，恰好沿直線從N點(diǎn)射出。電場(chǎng)強(qiáng)度為￡,磁

感應(yīng)強(qiáng)度為3。下列說法正確的是（）。

A.粒子一定帶正電

B.粒子射入的速度大小v=4

C.若只改變粒子射入速度的大小，其運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線

D.若粒子從N點(diǎn)沿水平方向射入，其運(yùn)動(dòng)軌跡為直線

2.（2024?江西鷹潭?模擬預(yù)測(cè)）第十四屆夏季達(dá)沃斯論壇發(fā)布2023年度突破性技術(shù)榜單，列出最有潛力對(duì)

世界產(chǎn)生積極影響的十大技術(shù)，這些新技術(shù)的應(yīng)用正在給我們的生活帶來潛移默化的改變。磁流體發(fā)電技

術(shù)是目前世界上正在研究的新興技術(shù)。如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，相距為"的平行金屬板A、B之間

的磁場(chǎng)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）

以速度v垂直于B且平行于板面的方向進(jìn)入磁場(chǎng)。金屬板A、B和等離子體整體可以看作一個(gè)直流電源。將

金屬板A、B與電阻R相連，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，假設(shè)兩板間磁流體的等效電阻為r,則A、B兩金屬板

間的電勢(shì)差為（）

等離子體

3Bdv

B.-----------Rn——--R

2(R+r)2(7?+r)

3.（2024?廣東東莞?模擬預(yù)測(cè)）關(guān)于下列四幅圖理解正確的是（

勵(lì)磁線圈

玻璃泡，

電子槍?

標(biāo)1.5V的干電池等番字林

甲

A.甲圖中干電池的電動(dòng)勢(shì)為L(zhǎng)5V,則通過電源的電荷量為1C時(shí)，電源內(nèi)靜電力做功為L(zhǎng)5J

B.乙圖中等離子體進(jìn)入上、下極板之間后上極板A帶正電

C.丙圖中通過勵(lì)磁線圈的電流越大，電子的運(yùn)動(dòng)徑跡半徑越小

D.丁圖中回旋加速器帶電粒子的最大動(dòng)能與加速電壓的大小有關(guān)

4.（2024?北京海淀?模擬預(yù)測(cè)）磁流體發(fā)電的原理如圖所示。將一束速度為V的等離子體（含有大量正、負(fù)

帶電粒子）垂直于磁場(chǎng)方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在相距為小寬為。、長(zhǎng)為6的兩平行金屬

板間便產(chǎn)生電壓。如果把上、下板和電阻R連接，上、下板就是一個(gè)直流電源的兩極。穩(wěn)定時(shí)兩板間等離

子體有電阻。忽略邊緣效應(yīng)，下列判斷正確的是（）

A.上板為負(fù)極

B.上、下兩極板間的電壓。=8vd

C.等離子體濃度越高，電動(dòng)勢(shì)越大

D.垂直兩極板方向（即上、下方向）等離子體粒子受洛倫茲力（分力）和電場(chǎng)力平衡

5.（2024?黑龍江?一模）1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖所示，這臺(tái)加速器由兩

個(gè)銅質(zhì)D形盒Di、D2構(gòu)成，其間留有空隙，現(xiàn)對(duì)笊核（；H）加速，所需的高頻電源的頻率為/,磁感應(yīng)強(qiáng)

世界上第一臺(tái)回旋加速器原理圖

A.被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期隨半徑的增大而增大

B.高頻電源的電壓越大，笊核最終射出回旋加速器的速度越大

C.笊核的質(zhì)量為

271

D.該回旋加速器接頻率為/的高頻電源時(shí)，也可以對(duì)氫核（：He）加速

6.（2023?北京東城?二模）回旋加速器的工作原理如圖所示，Di和D2是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，它們之間

有電勢(shì)差。兩個(gè)半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。中央/處的粒子源可以產(chǎn)生粒子，粒子在兩盒之間

被電場(chǎng)加速，進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。粒子離開/處時(shí)的速度、在電場(chǎng)中的加速時(shí)間以及粒子的重力

均可忽略不計(jì)。不考慮粒子間的相互作用及相對(duì)論效應(yīng)。下列說法正確的是（）

接交流電源

A.電勢(shì)差一定時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能越小

B.電勢(shì)差一定時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)

C.磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，電勢(shì)差越大，粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能越大

D.磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，電勢(shì)差越大，粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)

7.（2024?黑龍江哈爾濱?模擬預(yù)測(cè)）新冠肺炎疫情持續(xù)期間，醫(yī)院需要用到血液流量計(jì)檢查患者身體情況。

某種電磁血液流量計(jì)的原理可簡(jiǎn)化為如圖所示模型。血液內(nèi)含有少量正、負(fù)離子，從直徑為d的血管右側(cè)

流入，左側(cè)流出，空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，M,N兩點(diǎn)之間的電壓穩(wěn)定時(shí)測(cè)

量值為U,流量。等于單位時(shí)間通過橫截面的液體的體積。下列說法正確的是（）

XXMXRX

N

XXXX

A.離子所受洛倫茲力方向一定豎直向下

B.M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì)

C.血液流量。=哼

D.電壓穩(wěn)定時(shí)，正、負(fù)離子不再受洛倫茲力

8.（2024?遼寧?模擬預(yù)測(cè)）某學(xué)校安裝了反滲透RO膜過濾凈水器，經(jīng)過過濾凈化的直飲水進(jìn)入了教室。凈

水器如果有反滲透RO膜組件，會(huì)產(chǎn)生一部分無法過濾的自來水，稱為“廢水"，或稱"尾水"。"尾水"中含有

較多礦物質(zhì)及其他無法透過反滲透RO膜的成分，不能直接飲用，但可以澆花、拖地。該學(xué)校的物理興趣小

組為了測(cè)量直飲水供水處"尾水”的流量，將"尾水"接上電磁流量計(jì)，如圖所示。已知流量計(jì)水管直徑為d,

垂直水管向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為S穩(wěn)定后“、N兩點(diǎn)之間電壓為U。則（）

XXMXBX

N

XXXX

A.〃點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)

B."尾水"中離子所受洛倫茲力方向由M指向N

C."尾水"的流速為4

D."尾水”的流量為當(dāng)

4兀B

9.（2024?北京西城?二模）質(zhì)譜儀可用來分析帶電粒子的基本性質(zhì)，其示意圖如圖所示?！?、6是某元素的兩

種同位素的原子核，它們具有相同的電荷量，不同的質(zhì)量。。、6兩種帶電粒子持續(xù)從容器A下方的小孔耳

飄入加速電場(chǎng)，初速度幾乎為0,加速后從小孔尾射出，又通過小孔尾，沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)

磁場(chǎng)中，最后打到照相底片。上并被吸收。測(cè)得6打在底片上的位置距小孔邑的距離分別為4、L2,

.、b打在底片上的強(qiáng)度（數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)打在底片上某處的粒子的總動(dòng)能）分別為6、呂。不計(jì)原

子核的重力及相互作用力，下列說法正確的是（）

A.a、6的質(zhì)量之比加!：掰2：4

B.a、6分別形成的等效電流之比4/=6：6

C.a、6對(duì)底片的作用力大小之比打：工=々：￡

D.a、6在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比4%=1：1

10.（2024?四川成都?模擬預(yù)測(cè)）應(yīng)用電磁場(chǎng)工作的四種儀器如圖所示，則下列說法中正確的是（）

A.甲中回旋加速器加速帶電粒子的最大動(dòng)能與加速電壓成正比

B.乙中不改變質(zhì)譜儀各區(qū)域的電場(chǎng)磁場(chǎng)時(shí)擊中光屏同一位置的粒子一定是比荷相同的粒子

C.丙中通上如圖所示電流和加上如圖磁場(chǎng)時(shí)，UMN>0,則霍爾元件的自由電荷為正電荷

D.丁中將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，靜電計(jì)指針張角變小

11.（23-24高二下?山東德州?期中）關(guān)于下列四幅圖的說法正確的是（

甲

A.圖甲是速度選擇器示意圖，且磁場(chǎng)、電場(chǎng)大小方向均不變。不計(jì)重力的粒子只能從左往右且速度v=g

才能通過速度選擇器

B.圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可以判斷出A極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)極，且發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的大

小只與等離子體的噴射速度大小有關(guān)

C.圖丙是質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)示意圖，打在底片上的位置越靠近狹縫國(guó)說明粒子的比荷越大

D.圖丁是磁電式電流表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)有電流流過時(shí)，線圈在磁極間產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)

12.（2024?廣東?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，將一個(gè)磁流體發(fā)電機(jī)與電容器用導(dǎo)線連接起來，持續(xù)向板間噴入垂

直于磁場(chǎng)速度大小為V/的等離子體（不計(jì)重力），板間加有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為&有

一帶電油滴從電容器的中軸線上勻速通過電容器。兩個(gè)儀器兩極板間距相同，重力加速度為g,下列說法正

確的是（）

等離子氣XX—…-

2__1~sT

磁流體發(fā)電機(jī)電容器

A.帶電油滴帶正電B,油滴的荷質(zhì)比力=忘

C.增大等離子體的速度V/,油滴將向上偏轉(zhuǎn)D.改變單個(gè)等離子體所帶的電量，油滴不能勻速通過

13.（2024?四川?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示是利用霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)的傳感器，由運(yùn)算芯片LM393和霍爾元件組

成，LM393輸出的時(shí)鐘電流（交變電流）經(jīng)二極管整流后成為恒定電流/從霍爾元件的/端流入，從尸端

流出。磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于霍爾原件的工作面水平向左，測(cè)得。端電壓為U。己知霍爾元

件的載流子為自由電子，單位體積的自由電子數(shù)為“，電子的電荷量為e,霍爾原件沿/廠方向的長(zhǎng)度為4,

沿CD方向的寬度為乙，沿磁場(chǎng)方向的厚度為人下列說法正確的是（）

A.C端的電勢(shì)高于。端

B.若將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，CD間的電壓將增大

C.自由電子的平均速率為"=

nea1a2

nohIJ

D.可測(cè)得此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度2=—^

14.（2024?江西?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，光電管和一金屬材料做成的霍爾元件串聯(lián)，霍爾元件的長(zhǎng)、寬、高

分別為a、Ac且水平放置，該霍爾元件放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。某時(shí)刻讓

一束光照到光電管的陰極K激發(fā)出光電子，閉合電鍵S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的劃片到某一位置，電流表A的示

數(shù)為/,電壓表的示數(shù)為U。經(jīng)典電磁場(chǎng)理論認(rèn)為：當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端電壓穩(wěn)定后，導(dǎo)體中產(chǎn)生恒定電場(chǎng)，且

恒定電場(chǎng)的性質(zhì)和靜電場(chǎng)性質(zhì)相同。已知電子電量為e,電子的質(zhì)量為加?；魻栐挝惑w積內(nèi)的電子數(shù)為

",貝!J()

光束B

A.霍爾元件前表面電勢(shì)低于后表面電勢(shì)

B.霍爾元件前后表面的電壓大小為二

nec

C.霍爾片內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為、心L）2+（S）2

Ynebca

D.將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)會(huì)不斷地增加

15.（2024?廣東廣州?二模）如圖，無初速度的:He經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿水平虛線進(jìn)入速度選擇器，打到

右側(cè)熒光屏上。點(diǎn)。若無初速度的舊和；H經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速，進(jìn)入速度選擇器，最后打到右側(cè)熒光屏

上，則（）

?上

*B

O

下

加速電百

+T

A.打到。點(diǎn)B.打到。點(diǎn)

C.出打到。點(diǎn)下方D.打到。點(diǎn)上方

16.（2024?河南許昌?一模）某科研小組為了芯片的離子注入而設(shè)計(jì)了一種新型質(zhì)譜儀，裝置如圖所示。直

邊界的上方有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2,其中以。點(diǎn)為圓心、半徑為五的半圓

形區(qū)域內(nèi)無磁場(chǎng)，芯片的離子注入將在半圓形區(qū)域內(nèi)完成。離子源尸放出的正離子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后在紙

面內(nèi)垂直于從M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，加速電場(chǎng)的加速電壓。的大小可調(diào)節(jié)，已知〃、。兩點(diǎn)間的距離為2凡

離子的比荷為公不計(jì)離子進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度及離子的重力和離子間的相互作用。下列說法正確的是

E>2

A.若加速電壓。二竺士,離子能進(jìn)入半圓區(qū)域

4

B.若加速電壓UN空口J,所有離子均不能計(jì)入半圓區(qū)域

10

Z-DD

C.若離子的運(yùn)動(dòng)軌跡剛好過。點(diǎn)，則該離子的速率為周一

27[

D.能進(jìn)入到半圓形區(qū)域內(nèi)的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為三

17.（2024?遼寧大連?模擬預(yù)測(cè)）下列關(guān)于四種儀器的說法正確的是（）

A.甲圖中當(dāng)加大加速極電壓時(shí)，電子打在玻璃泡右側(cè)上的位置將下移

甲洛倫茲力演示儀

B.^乙圖中不改變質(zhì)譜儀各區(qū)域的電場(chǎng)、磁場(chǎng)時(shí)，擊中光屏同一位置的粒子比荷不相同

.........耳2

乙：質(zhì)譜儀

C.丙圖中載流子為負(fù)電荷的霍爾元件有如圖所示的電流和磁場(chǎng)時(shí)，N側(cè)電勢(shì)低

丙：霍爾兀件

丁圖中長(zhǎng)、寬、高分別為6、c的電磁流量計(jì)在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,

T：電磁流量計(jì)

若流量0恒定，前后兩個(gè)金屬側(cè)面的電壓與。、b無關(guān)

18.（23-24高二上?北京海淀?期末）1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計(jì)出了回旋加速器?；匦铀倨鞯墓ぷ髟?/p>

理如圖所示，置于高真空中的。形金屬盒半徑為凡兩盒間接交流電源，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿

過狹縫的時(shí)間可以忽略不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，/處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子，質(zhì)量為加、

電荷量為4,（質(zhì)子初速度很小，可以忽略）在加速器中被加速，加速電壓為加速過程中不考慮相對(duì)論

效應(yīng)和重力作用，求：

（1）離子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)中的速度V；

（2）粒子在電場(chǎng)中最多被加速多少次；

（3）要使質(zhì)子每次經(jīng)過電場(chǎng)都被加速，則交流電源的周期為多大。在實(shí)際裝置設(shè)計(jì)中，可以采取哪些措施

盡量減少帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)行時(shí)間。

接交流電源

19.（2024?天津和平?二模）將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)中，并沿垂直磁場(chǎng)方向通入電流，則在導(dǎo)

體中垂直于電流和磁場(chǎng)方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電勢(shì)差稱為霍爾電壓。某長(zhǎng)方

體薄片霍爾元件，長(zhǎng)為。、寬為6、厚為c,在霍爾元件中有沿x軸方向的電流強(qiáng)度為/,若霍爾元件中導(dǎo)電

的載流子是自由電子，帶電量為e,薄片處在沿P方向磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則在沿z軸方向產(chǎn)

生霍爾電壓UH，

（1）請(qǐng)判斷該霍爾元件圖中前、后兩個(gè)側(cè)面，哪端的電勢(shì)高，并簡(jiǎn)要敘述理由；

（2）該霍爾元件在具體應(yīng)用中，有U"KHIB,式中的KH稱為霍爾元件靈敏度，一般要求儲(chǔ)