(6分)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,CT扫描…——2020 高考物理第 4 题答案解析

2020_新课标II卷

2020 全国 第 4 题 单选题 区分题
2020_新课标II卷

4.(6分)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,CT扫描机可用于对多种病情的探测。图(a)是某种 CT 机主要部分的剖面图,其中 X 射线产生部分的示意图如图(b)所示。图(b)中M、N 之间有一电子束的加速电场,虚线框内有匀强偏转磁场;经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到靶上,产生 X 射线(如图中带 箭 头 的 虚 线 所 示 ); 将 电 子 束 打 到 靶 上 的 点 记 作 P 点 。 则 ( )


图(b)

A. M处的电势高于N 处的电势
B. 增大M、N之间的加速电压可以使P点左移
C. 偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
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D

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【分析】电子受到向右的电场力,所以电场线水平向左,以此分析电势的高低;根据左手定则分析偏转磁场的方向;

根据洛伦兹力提供向心力以及动能定理求解电子做圆周运动的半径表达式,从而判断改变磁感应强度以及增大M、N之间的加速电压后P 点的变化情况。【解答】解:A、根据题意可知,电子在 MN 之间加速,受到向右的电场力,所以 MN之间的电场线水平向左,则M点的电势比N点电势低,故A 错误;C、根据题意可知,电子进入磁场时受到竖直向上的洛伦兹力,根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里,故C 错误;BD、电子在加速电场中运动,根据动能定理有 $\mathrm { { e U } = \frac { 1 } { 2 } \pi w } ^ { 2 }$ 在磁场中运动时,根据洛伦兹力提供向心力有 $\scriptstyle \mathtt { e v B } = \displaystyle \mathtt { m } _ { \mathrm { ~ R ~ } } ^ { 2 }$ 则电子在磁场在的半径为 $\mathrm { R } { = } \frac { 1 } { \mathrm { ~ \bar { B } ~ } } \sqrt { \frac { 2 \pi \mathrm { I J } } { \mathrm { ~ \bar { e } ~ } } }$ 如增大 M、N 之间的加速电压,电子在磁场中做圆周运动的半径增大,所以电子出磁场时的偏角减小,P 点向右移动,增大偏转磁场磁感应强度的大小,则电子在磁场中做圆周运动的半径减小,电子出磁场时的速度偏角增大,P 点左移,故B错误,D正确。故选:D。

【点评】解决该题需要明确知道电子在各个区域的运动情况,知道在匀强电场中顺着电场线电势的变化情况,能正确推导出电子在磁场中运动半径。

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