文档内容
考点巩固卷 69
速度选择器、质谱仪、霍尔元件等现代科技模型
建议用时：50分钟
考点序号 考点 题型分布
考点1 速度选择器 1单选+3多选
考点2 质谱仪 2单选+2多选
考点3 霍尔元件 4单选+1多选
考点4 回旋加速器 3单选+3多选
考点5 电磁流量计 2单选+2多选
考点6 磁流体发电机 3单选+1多选
考点01：速度选择器（1单选+3多选）
一、单选题
1．（2023·北京东城·北京市广渠门中学校考三模）如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相
垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为+q的粒子以速度v从S点进入速度选择
器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（ ）
A．电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转
B．电荷量为+2q的粒子以速度v从S点进入后将做类平抛运动
C．电荷量为+q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小
D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大
二、多选题
2．（2023·安徽六安·安徽省舒城中学校考模拟预测）如图所示，在竖直放置的平行板电容器极板间有电场
强度大小为 、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度为 、方向水平向里的匀强磁场。左右两挡板中间
分别开有小孔 、 ，在其右侧有一边长为 的正三角形区域磁场，磁感应强度为 ，磁场边界 中点
与小孔 、 正对。现有大量的带电荷量均为 而质量和速率均可能不同的粒子从小孔 水平射入电容器，其中速率为 的粒子刚好能沿直线通过小孔 、 。粒子的重力及各粒子间的相互作用均可忽略不计，下
列说法中正确的是（ ）
A． 一定等于
B．在电容器极板中向上偏转的粒子的速度一定满足
C．速率为 的粒子中，满足质量 的粒子都能从 边射出
D．速率为 的粒子中，能打在 边的所有粒子在磁场 中运动的时间一定都相同
3．（2023·湖南·统考模拟预测）如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定
的初速度沿直线射到荧光屏上的 点，出现一个光斑。在垂直纸面向里的方向上加一宽度为 、磁感应强
度为 的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为 的圆弧运动，最后打在距磁场右侧距离为 的荧光屏上
的 点。现在磁场区域再加一竖直方向、电场强度大小为 的匀强电场，光斑从 点又回到 点，不计粒
子重力，则（ ）
A．粒子带正电
B．粒子的初速度大小为C．粒子的比荷为
D． 两点之间的距离为
4．（2023·吉林长春·统考三模）如图所示为某速度选择器的示意图，在 平面内，有垂直纸面向外的范
围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B。圆心位于O点的两圆弧形极板间形成半径为R的圆弧形狭缝，
圆心角为 。当极板间加上电压时可在狭缝中形成场强大小处处相等的径向电场。在 点处有一离
子源S，可向各方向垂直磁场连续发射质量为m、电量为q、速率不同的正离子，图示位置极板关于y轴对
称。以O点为圆心在 平面内转动圆弧形极板，并相应改变电场强度大小，各方向射出的离子都有机会
在磁场力和电场力作用下，通过速度选择器的狭缝。则下列说法正确的是（ ）
A．通过速度选择器的离子一定从Q端射入狭缝
B．速度选择器的外侧极板为负极板
C．当速度选择器处于图示位置时，通过速度选择器离子的速度大小为
D．速度选择器射出离子的最大速度为
考点02：质谱仪（2单选+2多选）
一、单选题
1．（2023·北京西城·北师大实验中学校考三模）如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度v沿直线穿
过相互垂直的匀强电场（电场强度为E）和匀强磁场（磁感应强度为 ）的重叠区域，然后通过狭缝 垂直进入另一匀强磁场（磁感应强度为 ），最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，
则下列说法正确的是（ ）
A．该束粒子带负电
B． 板带负电
C．粒子的速度v满足关系式
D．在 的匀强磁场中，运动半径越大的粒子，荷质比 越小
2．（2023·河南郑州·统考模拟预测）如图甲所示为质谱仪工作的原理图，已知质量为m、电荷量为q的粒
子，从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，经电场加速后，由小孔S沿着与
磁场垂直的方向，进入磁感应强度为B的匀强磁场中。粒子在S点的速度与磁场边界垂直，最后打在照相
底片上的P点，且 。忽略粒子的重力，通过测量得到x与 的关系如图乙所示，已知斜率为
k=0.5，匀强磁场的磁感应强度B为 ， ，则下列说法中正确的是（ ）
A．该粒子带负电B．该粒子比荷为
C．该粒子在磁场中运动的时间约为
D．若电压U不变，打到Q点的粒子比荷大于打到P点的粒子
二、多选题
3．（2023·福建宁德·校考三模）如图所示为一种质谱仪的简化结构，粒子源释放出初速度可忽略不计的带
电粒子P 和P ，粒子经加速电压为 的直线加速器加速后由通道入口的中心缝 垂直于边界进入磁场区。
1 2
该通道的上下表面是内半径为R、外半径为 的半圆环。该通道置于竖直向上的匀强磁场B中，正对着通
道出口处放置一块照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。已知带电粒子P 的电荷量为q，质量为
1
m，粒子P 的电荷量为 ，质量为 ，粒子P 恰好能击中照相底片的正中间位置，下列说法正确的是
2 1
（ ）
A．照相底片上P 和P 所击中位置间的距离为
1 2
B．照相底片上P 和P 所击中位置间的距离为
1 2
C．若加速电压在 到 之间波动，则粒子P 和P 在底片上刚好没有重叠区域
1 2
D．若加速电压在 到 之间波动，则粒子P 和P 在底片上刚好没有重叠区域
1 2
4．（2023·海南海口·校考模拟预测）如图所示，两平行金属板P、Q水平放置，板间存在电场强度为 的匀
强电场和磁感应强度为 ，方向垂直纸面向里的匀强磁场。一个带正电的粒子在两板间沿中心线 做匀速直线运动。粒子通过两平行板后从 点进入磁感应强度为 ，方向垂直纸面向外的匀强磁场中，粒子做
匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板 上的A点，测得O、A两点间的距离为L，不计粒子重力，求
A．金属板P电势高
B．粒子在P、Q两板间做匀速直线运动的速度大小
C．粒子的电荷量与质量之比
D．粒子在磁场中运动的时间为
考点03：霍尔元件（4单选+1多选）
一、单选题
1．（2023·四川成都·石室中学校考模拟预测）当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子发生偏转，垂直于
电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差（也称霍尔电势差），这一现象就是
霍尔效应。现有一金属导体霍尔元件连在如图所示电路中，电源内阻不计，电动势恒定，霍尔电势差稳定
后，下列说法正确的是（ ）
A．若元件的厚度增加，a、b两端电势差减小B．a端电势低于b端电势
C．若要测量赤道附近的地磁场，工作面应保持竖直
D．霍尔电势差的大小只由单位体积内电子数目和电子的热运动速率决定
2．（2023·北京通州·潞河中学校考三模）磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套
的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕
亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为 、长为 、
厚度为 的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为 的自由电子，通入水平向右大小为 的电
流时，当手机套合上时元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为 的匀强磁场中，于是元件
的前、后表面产生稳定电势差 ；以此来控制屏幕熄灭，则下列说法正确的是（ ）
A．前表面的电势比后表面的电势高
B．自由电子所受洛伦兹力的大小为
C．用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件的摆放方向对 无影响
D．若该元件单位体积内的自由电子个数为 ，则发生霍尔效应时，元件前后表面的电势差为
3．（2023·福建·模拟预测）业余无线电是一种在全世界非常普遍的业余爱好。业条无线电爱好者在进行收
发设备的设计与测试中，常需运用到相关的物理知识。下列说法错误的是（ ）
A．发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性 电路，无线电波与光波均属于电磁波
B．如图1，利用霍尔元件获取磁感应强度的数据。 为半导体薄片，载流子为自由电子； 为外加与薄片垂直的磁场，若从左侧面向右侧面通以恒定电流 ，稳定后，上侧面的电势高于下侧面的电势
C．图2是接收电磁波的调谐电路，利用电谐振的原理接收特定频率的电磁波
D．设备测试完毕后，发射的电磁波可以在真空中进行传播
4．（2023·浙江宁波·校考三模）利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前
轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就
会输出一个脉冲电压。当磁铁靠霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在
导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为 ，电流I向左。
下列说法正确的是（ ）
A．前表面的电势高于后表面的电势
B．若车速越大，则霍尔电势差U越大
C．元件内单位体积中的载流子数为
D．若单位时间内霍尔元件检测到m个脉冲，则自行车行驶的速度大小
二、多选题
5．（2023·云南昆明·云南师大附中校考模拟预测）如图所示，为了测量某金属中自由电子的“数密度”
（单位体积内的自由电子数量），用该材料制成一段长方体，端面边长分别为 和 ；将其置于匀强磁场中，
磁场方向垂直于前表面向里，材料内部磁感应强度大小为 。当通以从左到右的恒定电流 时，测得上、
下表面之间的电压大小为 。已知电子电荷量大小为 ，则（ ）A．自由电子数密度为 B．自由电子数密度为
C．上表面电势比下表面电势高 D．上表面电势比下表面电势低
考点04：回旋加速器（3单选+3多选）
一、单选题
1．（2023·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测）实验中，将离子束从回旋加速器中引出可以采用磁屏蔽通
道法。使用磁屏蔽通道法引出离子的原理如图所示：离子从P点以速度v进入通道时，由于引出通道内的
磁场强度发生改变，离子运动轨迹半径增大，可使离子引出加速器。已知回旋加速器D型盒的半径为R，
圆心在O点，D型盒区域中磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B，引出通道外侧末端Q点到O点距离为
L，OQ与OP的夹角为θ，离子带电为q，质量为m，则（ ）
A．离子经过引出通道后的速度大于v
B．引出通道内的磁感应强度大于B
C．若离子恰能从引出通道的Q点引出，引出通道中的磁感应强度
D．若引出通道中磁场为 时，该离子能引出加速器，则此时将一带电量2q，质量为2m的离子一定不
能从加速器中引出
2．（2023·全国·校联考模拟预测）回旋加速器的工作原理如图1所示， 和 是两个相同的中空半圆金属
盒，金属盒的半径为 ，它们之间接如图2所示的交变电源，图中 已知，两个 形盒处于与盒面垂
直的匀强磁场中。将一质子从 金属盒的圆心处由静止释放，质子 经过加速后最终从D形盒的边缘射
出。已知质子的质量为 ，电荷量为 ，不计电场中的加速时间，且不考虑相对论效应。下列说法正确的
是（ ）A．回旋加速器中所加磁场的磁感应强度
B．质子从 形盒的边缘射出时的速度为
C．在其他条件不变的情况下，仅增大 ，可以增大质子从边缘射出的速度
D．在所接交变电源不变的情况下，若用该装置加速 （氚核），需要增大所加磁场的磁感应强度
3．（2023·福建南平·统考模拟预测）回旋加速器工作原理如图所示，置于真空中的两个半圆形金属盒半径
为R，两盒间留有一狭缝接有频率为f的高频交流电，加速电压为U，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂
直。若A处粒子源产生的氘核 在狭缝中被加速，不考虑相对论效应和重力的影响，不计粒子在电场中
的加速时间。则（ ）
A．氘核离开回旋加速器时的最大速率随加速电压U增大而增大
B．氘核被加速后的最大速度可能超过
C．氘核第n次和第 次经过两金属盒间狭缝后的轨道半径之比为
D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能加速 粒子二、多选题
4．（2023·北京西城·统考三模）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极相
连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，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，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正
确的是（ ）
A．增大匀强电场间的加速电压
B．增大磁场的磁感应强度
C．减小狭缝间的距离
D．增大D形金属盒的半径
5．（2023·福建龙岩·统考模拟预测）回旋加速器的原理示意图如图所示，两个中空、半径为R的D型金属
盒置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，在两盒的狭缝处接电压大小为U，方向做周期性变化
的交流电，其周期为T。一初速度为0的带电粒子在两盒之间被电场加速，经多次回旋，达到最大动能
E。不计粒子在电场中的运动时间，不考虑相对论效应。下列说法正确的是（ ）
k
A．该粒子的最大速度只与D形盒的半径R有关
B．交流电的周期T必须等于该粒子在D形盒中运动周期的2倍
C．该粒子第3次被加速前、后做圆周运动的轨道半径之比为
D．该粒子被加速后的最大动能E 与电压U大小无关
k
6．（2023·山西朔州·怀仁市第一中学校三模）2020年11月10日消息，我国回旋加速器领域首批国家标准正式发布实施。如图所示是回旋加速器装置， 是半圆形金属盒，D形盒的半径为 ，磁场的磁感应
强度为 ，D形盒的缝隙处接交流电源，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时
都能得到加速，两 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中。现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动
能，下列方法可能可行的是（ ）
A．增大交流电源电压
B．增大D形盒的半径
C．增大交流电源电压和减小狭缝间的距离
D．增大磁场磁感应强度和减小交流电源的周期
考点05：电磁流量计（2单选+2多选）
一、单选题
1．（2023·天津红桥·统考二模）为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了
监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为 和 ，左、右两端开口与排
污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为 向下的匀强磁场，在空腔前、后两个侧面上
各有长为 的相互平行且正对的电极 和 ， 和 与内阻为 的电流表相连。污水从左向右流经该装
置时，电流表将显示出污水排放情况。下列说法中正确的是（ ）
A． 板比 板电势高
B．污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小
C．污水流量大小，对电流表的示数无影响
D．若只增大所加磁场的磁感强度，则电流表的示数也增大2．（2023·北京东城·统考一模）工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q（单位时间
内流过管道横截面的液体体积），原理如图甲所示，在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为B
的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下M、N两点间的电势差U，就可计算出管中液
体的流量。为了测量某工厂的污水排放量，技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计，如
图乙所示，已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为20 和10 。当流经电磁流量计的液体速度为
10 时，其流量约为280 ，若某段时间内通过电磁流量计的流量为70 ，则在这段时间内
（ ）
A．M点的电势一定低于N点的电势
B．通过排污管的污水流量约为140
C．排污管内污水的速度约为2.5
D．电势差U与磁感应强度B之比约为0.25
二、多选题
3．（2023·全国·模拟预测）2023年1月《力学学报》发表了标题为《爆轰驱动惰性气体磁流体发电试验研
究》的文章，文中论述了基于爆轰驱动激波管技术的惰性气体磁流体发电的可能性。发电原理示意图如图
所示，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将爆轰驱动获得的高速等离子体沿垂直于磁场的方向射入
磁场，则金属板A、B间便产生强电压。已知A、B板间距为d，板间磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为
B，以速率v进入磁场的等离子流截面积为S，稳定工作时，进、出极板的离子流单位体积内正、负离子的
个数均为n，正负离子电荷量均为q，外电路接电阻R形成闭合回路获得强电流，则（ ）A．所能形成的持续稳定的电流为 B．磁流体发电机的稳定输出功率为
C．极板间电离气体的电阻率为 D．发电通道两端的压强差
4．（2023·广东佛山·统考一模）电磁血流计是医生测量血管中血液流速的装置。如图所示，某段血管处于
磁感应强度为 的匀强磁场中，血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动时（方向如图）， 两点间
会有微小的电势差。则下列说法正确的是（ ）
A． 点的电势低于 点的电势
B．正、负离子所受洛伦兹力方向相同
C．血流计理论上可以测量任何液体的流速
D．血液流速越大， 两点间电势差越大
考点06：磁流体发电机（3单选+1多选）
一、单选题
1．（2023·广东佛山·统考模拟预测）法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装
置示意图如图所示，两块面积均为 的矩形平行金属板正对地浸在河水中，金属板间距为 。水流速度处处
相同大小为 ，方向水平向左，金属板面与水流方向平行。地磁场磁感应强度竖直向下的分量为 ，水的电
阻率为 ，水面上方有一阻值为 的电阻通过绝缘导线和开关 连接到两金属板上。忽略边缘效应，则下
列说法正确的是（ ）A．电阻 上的电流方向从里向外
B．河水流速减小，两金属板间的电压增大
C．该发电装置的电动势大小为
D．流过电阻 的电流大小为
2．（2023·河北·校联考三模）如图为磁流体发电机的示意图，间距为d的平行金属板A、B之间的磁场可看
成匀强磁场，磁感应强度大小为B，板A、B和电阻R连接，将一束等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向
喷入磁场，已知金属板A、B的正对面积为S，A、B及其板间的等离子体的等效电阻率为 ，下列说法正
确的是（ ）
A．金属板A为正极 B．电阻R两端的电压为
C．电阻R两端的电压为 D．流过电阻R的电流大小为
3．（2023·浙江金华·统考三模）磁流体发电机发电通道是一个长、高、宽分别为a、h、b的长方体空腔。
上下两个侧面是电阻不计的电极，电极与固定在水平桌面上间距为L电阻不计的平行金属导轨相连。发电
通道内的匀强磁场方向垂直与a、h组成的平面，磁感应强度大小为B。电阻率为ρ的等离子体以速率v水
平向右通过发电通道。导轨间匀强磁场与导轨平面成θ角右斜向上，磁感应强度大小也为B，质量为m，电阻为R的金属棒垂直于导轨放置，与导轨道动摩擦因数为μ。棒的中点用条水平垂直于棒的细线通过光滑定
滑轮与重物相连。当S闭合后，金属棒恰好处于静止状态，则重物的质量可能为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
4．（2023·河北沧州·河北省吴桥中学校考模拟预测）如图所示的磁流体发电机由彼此正对的两水平且彼此
平行的金属板M、N构成，M、N间存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两金属板与两平
1
行且水平放置的金属导轨相连，金属板M、N及两平行金属导轨间的距离均为d，平行金属导轨间存在磁感
应强度为B 的匀强磁场，磁场的方向与竖直方向成θ角，在两平行金属导轨上放有一长为d的直导体棒
2
PQ，直导体棒PQ与两平行金属导轨垂直，其电阻为R，其余电阻不计。在两平行金属板M、N间垂直于
磁场方向喷入一束速度大小为v 的等离子体，PQ仍静止在导轨上，已知导体棒的质量为m，它与金属导轨
0
间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．通过导体棒的电流方向为P→Q
B．导体棒受到的安培力大小为C．金属导轨对导体棒的支持力大小为
D．导体棒受到金属导轨的摩擦力大小为
