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高中 | 磁流体发电机题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第三章 磁场
3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动
磁流体发电机
下列说法错误的是$(\qquad)$
图甲是回旋加速器的示意图,粒子的最大动能与狭缝之间的电压$U$有关
","图乙是磁流体发电机的结构示意图,可通过增大磁感应强度$B$来增大电源电动势
","图丙是速度选择器,粒子从$P$、$Q$两点进入后均能沿直线匀速通过速度选择器
","图丁是质谱仪,电荷量相同的粒子(初速度为零)打在照相底片$D$的同一位置
"]$\rm A$.图甲是回旋加速器示意图,当粒子轨迹半径等于$D$形盒子半径时,粒子的动能最大,由洛伦兹力提供向心力可得$qv_{\text{m}}B=m\dfrac{v_{\text{m}}^{2}}{R}$
解得$v_{\text{m}}=\dfrac{qBR}{m}$
则最大动能为$E_{\text{km}}=\dfrac{1}{2}mv_{\text{m}}^{2}=\dfrac{q^{2}B^{2}R^{2}}{2m}$
可知粒子的最大动能与狭缝之间的电压$U$无关,故$\rm A$错误,满足题意要求;
$\rm B$.图乙是磁流体发电机的结构示意图,根据$qvB=q\dfrac{U}{d}$
可得$U=dvB$
则可通过增大磁感应强度$B$来增大电源电动势,故$\rm B$正确,不满足题意要求;
$\rm C$.图丙是速度选择器,粒子从$Q$点进入,受到的电场力和洛伦兹力方向一定相同,粒子不可能能沿直线匀速通过速度选择器,故$\rm C$错误,满足题意要求;
$\rm D$.图丁是质谱仪,粒子经过加速电场过程,根据动能定理可得$qU=\dfrac{1}{2}mv^{2}$
可得$v=\sqrt{\dfrac{2qU}{m}}$
粒子进入磁场,由洛伦兹力提供向心力得$qvB=m\dfrac{v^{2}}{R}$
联立可得$R=\dfrac{1}{B}\sqrt{\dfrac{2mU}{q}}$
电荷量相同的粒子(初速度为零),如果质量不相等,则粒子在磁场中的半径不相等,打在照相底片$D$的不同位置,故$\rm D$错误,满足题意要求。
故选:$\rm ACD$。
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