高中 | 磁流体发电机 题目答案及解析

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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①、②、③、④四幅图分别是速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器的结构示意图,下列说法中正确的是$(\qquad)$

    

["

图①中粒子沿直线$PQ$运动的条件是$v=\\dfrac{E}{B}$

","

图②中可以判断出通过电阻的电流方向为从下到上

","

图③中在分析同位素时,运动轨迹半径最大的粒子对应质量最小

","

图④中交流电源的电压越大,粒子获得的最大动能越大

"]
[["AB"]]

$\rm A$.图①中粒子沿直线$PQ$运动时,粒子受到的洛伦兹力等于电场力,即$qvB=qE$

可得$v=\dfrac{E}{B}$

$\rm A$正确;

$\rm B$.图②中,根据左手定则可知正电荷向$B$板运动,负电荷向$A$板运动,故通过电阻的电流方向为从下到上,故$\rm B$正确;

$\rm C$.图③中在加速电场有$qU=\dfrac{1}{2}mv^{2}$

在磁场中洛伦兹力提供向心力,则$qvB=m\dfrac{v^{2}}{R}$

解得$R=\dfrac{1}{B}\sqrt{\dfrac{2mU}{q}}$

在分析同位素时,运动轨迹半径最大的粒子对应质量最大,故$\rm C$错误;

$\rm D$.根据洛伦兹力提供向心力$qvB=m\dfrac{v^{2}}{R}$

粒子获得的最大动能$E_{\text{k}}=\dfrac{1}{2}mv^{2}=\dfrac{q^{2}B^{2}R^{2}}{2m}$

则图④中交流电源的电压越大,粒子获得的最大动能不变,故$\rm D$错误。

故选:$\rm AB$

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