帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的實(shí)例分析

1、專題強(qiáng)化十帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的實(shí)例分析專題解讀 1.本專題是磁場、力學(xué)、電場等知識的綜合應(yīng)用，咼考往往以計(jì)算壓軸題的形式出現(xiàn).2. 學(xué)習(xí)本專題，可以培養(yǎng)同學(xué)們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達(dá)能力.針對性的專題訓(xùn)練，可以提高同學(xué)們解決難題壓軸題的信心3. 用到的知識有：動力學(xué)觀點(diǎn)(牛頓運(yùn)動定律)、運(yùn)動學(xué)觀點(diǎn)、能量觀點(diǎn)(動能定理、 能量守恒)、電場的觀點(diǎn)(類平拋運(yùn)動的規(guī)律)、磁場的觀點(diǎn)(帶電粒子在磁場中運(yùn)動的規(guī)律).一、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動1. 復(fù)合場與組合場(1) 復(fù)合場：電場、磁場、重力場共存，或其中某兩場共存 組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，或在同一區(qū)域，電場、磁場分時(shí)

2、間 段或分區(qū)域交替出現(xiàn).2. 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動分類(1) 靜止或勻速直線運(yùn)動當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動.(2) 勻速圓周運(yùn)動當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等、方向相反時(shí)，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在 垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(3) 較復(fù)雜的曲線運(yùn)動當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上時(shí)，粒子做 非勻變速曲線運(yùn)動，這時(shí)粒子運(yùn)動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線(4) 分階段運(yùn)動帶電粒子可能依次通過幾個(gè)情況不同的復(fù)合場區(qū)域，其運(yùn)動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運(yùn)動過 程由幾種不同的運(yùn)動階段組成.、電場與磁場的組

3、合應(yīng)用實(shí)例規(guī)律裝置圖質(zhì)譜儀r回旋加速器帶電粒子由靜止被加速電場加 速mv 2,在磁場中做勻速圓周運(yùn)動2交變電流的周期和帶電粒子做圓周 運(yùn)動的周期相同，帶電粒子在圓周運(yùn)動過 vq 2Um ，貝吐匕荷 =2 2B 上:二:y/B程中每次經(jīng)D形盒縫隙都會被加過速2qU= 12qvB=三、電場與磁場的疊加應(yīng)用實(shí)例n U4Bq2 B2r2v當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場、電rfj"r I- 11 屮rJFTT 口Fj流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差基礎(chǔ)考點(diǎn)自主悟透命題點(diǎn)一質(zhì)譜儀的原理和分析1.作用測量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素的儀器122222UdqBqB4q2U2q_圖2圖1m B r

4、L 2qr B m=2.原理(如圖1所示)由以上兩式可得1 2mUr = B q,2所示.大量的帶電荷量為 +例1 一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖 壓為Uo的加速電場，其初速度幾乎 為0,經(jīng)加速后，通過寬為 B的勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片 的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為上邊界M、N時(shí)離子的運(yùn)動軌跡(2)在圖中用斜線標(biāo)出磁場中離子經(jīng)過的區(qū)域，并求該區(qū)域最窄處的寬度(1)設(shè)離子在磁場中的運(yùn)動半徑r解析為1，(1)加速電場:qU = 2mv2 mv -(2)偏轉(zhuǎn)磁場:qvB = r ,1 = 2rq,質(zhì)量為2m的離子飄入 電L的狹縫MN沿著與磁場垂 直.圖中虛線為經(jīng)過狹縫左、右(1)求離子打在底片上的位置到N點(diǎn)

5、的最小距離 x;不考慮離子間的相互作用2 在電場中加速時(shí)， 有答案4B(2)見解析圖4mU01 2qU0=2mvmU ( l2 mU02又 qvB= 2mvr12 mU 0解得r1 = Bq根據(jù)幾何關(guān)系x = 2r 1 L ,解得x=Bq 一 Ii%* f14mU0（2）如圖所示，最窄處位于過兩虛線交點(diǎn)的垂線上d= r i rmU0解得4mU 0 L22 qB 4其示意圖如 3 圖經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后從出為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場變 1（2016 全國卷 I 15）現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多式倍的離子， 所示，其中加速電壓恒定 .質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場加速，口離開磁場.若某種一價(jià)正離子在入口

6、處從靜止開始被同一加速電場加速，偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來的12倍此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為（)11 JI1卜* % 0/ 1I加陡中:一 / 1 J I1I 圖3A.11B.12C.121D.144答案D122qU由qU，結(jié)合帶電粒子在磁場中運(yùn)解析=2mv得帶電粒子進(jìn)入磁場的速度為v =m動mv1 2mU的軌跡半徑R二Bq,綜合得到i q同由題意可知，該離子與質(zhì)子在磁場中具有相的軌道半徑和電荷量，故m= 144，故選D.mp命題點(diǎn)二回旋加速器的原理和分析D形盒處于勻強(qiáng)磁場中， D1. 構(gòu)造：如圖4所示，D 1、D2是半圓形金屬盒， 形盒的縫隙處接¥ 一 fa

7、 交流電源.圖42. 原理：交流電周期和粒子做圓周運(yùn)動的周期相等，使粒子每經(jīng)過一次亠D形盒縫隙，粒子被加速一次3. 粒子獲得的最大動：由qvmB mvm21 2氏能=、Ekm= mvm得E k尸，粒子獲得的最大動能R22m由磁感應(yīng)強(qiáng)度 B和盒半徑R決定，與加速電壓無關(guān).-4. 粒子在磁場中運(yùn)動的總時(shí)：粒子在磁場中運(yùn)動一個(gè)周期，被電場加速兩次，每次增加間動能qU ,加速次 數(shù)Ekm，粒子在磁場中運(yùn)動的總時(shí) n=間nEkm t = T =2 n m n BRqU2 2qU qB 2U例2 （多選）勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器，工作原理示意圖如圖5所示.置于真空中的D形金屬盒半徑R兩盒間的狹縫很小

8、，帶電粒子穿過的時(shí)間可忽為略.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻f ,加速電壓為 U .若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子的強(qiáng)磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為 質(zhì)量為m電荷量為+ q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響.則下列說法正確的是（）圖5A. 質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2n RfU成正比B. 質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動能與加速電 壓C. 質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為2 : 1D. 不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f,經(jīng)該回旋加速器加速的各種粒子的最大動能不變答案 ACD形盒半徑R的制約，因v m=2”R= 2 n Rf，故A正解析質(zhì)子被加速后的最大速度受到確；T

9、質(zhì)子離開回旋加速器的最大動能m/1 2 1 2 2 2 2 2 22mX 4 n R f = 2m n R f ，與加速電壓 U無Ekm= 2mvn=關(guān)，1 2 1 2B錯(cuò)誤;根據(jù)qvB = r , Uq次和第1=2mv1 , 2Uq = 2mv2，得質(zhì)子第 2狹縫后軌道半徑之比2: 1 , C正確；因經(jīng)回旋加速器加速的粒子最大動能m、R、f均有關(guān)，故 D錯(cuò)為與誤變次經(jīng)過兩D形盒間2 2 2Ekm= 2m n R f式2 如圖6甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè) D 形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻電源 相連在磁場中運(yùn)動的動能 則下

10、列判斷中正確的 是Ek隨時(shí)間t魏的變化規(guī)律如圖乙 宀 '所示()圖6A. 在 Ek - t 圖象中應(yīng)有 t4 - t3<t3 - t2<t2 - t1B. 加速電壓越大，粒子最后獲得的動能就越大C. 粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動能一定越大D. 要想粒子獲得的最大動能增大，可增D形盒的面積D加答案解析.帶電粒子忽略帶電粒子在電場中的加速時(shí)間，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與速度大小無關(guān)，因此，在Ek 圖中t錯(cuò)誤；粒子獲得的最大動能與加速電壓無關(guān)，加速電壓越小，t 4 t 3= t 3 t2= t 2 t 1 , A1,粒子加速次數(shù)越多， 由mv2 qvB= r 得

11、r決定 于D形盒的半徑， 徑當(dāng)軌道半mv2mEk 可q2B22=qB 知qBEk= 2m，即粒子獲得的最大動能D形盒半 R相等時(shí)就不能繼續(xù)加速，故B、C錯(cuò)誤，徑D正確.變式3回旋加速器的工作原理如圖7甲所示， 置于真空中的 D形金屬盒半R兩盒間徑為m電荷量 狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為為+q，加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示，電壓值的大小為土2n mU0周T= qB . 一束該粒子期在t = 0丁時(shí)間內(nèi)從 A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零.現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動時(shí)間，2假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運(yùn)動，不考慮粒子間的相互作用.求：qB2v

12、qvB=mR1qU0次經(jīng)過狹縫的總時(shí)間為n2粒子做勻加速命題點(diǎn)二線運(yùn)動時(shí)qvB= qE鶴彫圖8如8).( 圖帶電粒子能夠沿直線勻速通 過速度選擇器的條件是E和磁感應(yīng)強(qiáng) 度粒子在狹縫間做勻加速運(yùn)動 設(shè)(1)平行板中電場強(qiáng) 度B互相垂 直圖7線運(yùn)動，有答案解析共同特點(diǎn)：當(dāng)帶電粒子1.速度選擇器t ,加速 度a= md(不計(jì)重力)在復(fù)合場中做勻速q2歆R時(shí)，有2atnd=1(2)設(shè)粒子被加速n次達(dá)到動能 Ek又Ek2=mv，解得2貝 U Ek = nqUOn BR + 2BRd n m 2UEk所需的總時(shí)間 t 0.0 qB .電場與磁場疊加的應(yīng)用實(shí)例分析由t 0 =E k =2m解得toT(n 1

13、)+ t22出射粒子的動能Ek(2)粒子從飄入狹縫至動能達(dá)到q2B R2n bR + 2BRd n m(22m )2U0粒子運(yùn)動半徑為qvB= qE，即 速度選擇器只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量r1J(4)速度選擇器具有單向性.如圖9所示是一速度選擇器，當(dāng)粒子速度滿.E時(shí)，粒子沿圖中虛線水平射 出；若某一粒子以速度 v 確的是(B射入該速度選擇器后，運(yùn)動軌跡為圖中實(shí)線，則關(guān)于該粒子的說法正A.粒子射入的速度一定是V>BB.粒子射入的速度可能是V<BC.粒子射出時(shí)的速度一定大于射入速度D.粒子射出時(shí)的速度一定小于射入速度答案 B2.磁流體發(fā)電機(jī)圖10(1)原理：

14、如圖10所示，等離子氣體噴入磁場，正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集在A、B板上，產(chǎn)生電勢差，它可以把離子的動能通過磁場轉(zhuǎn)化為電能 (2)電源正、負(fù)極判斷：根據(jù)左手定則可判斷出圖 中的電源電動勢U :設(shè)A、B平行金屬板的面積為P，噴入氣體的速度 B,等離子氣體的電阻率為為B是發(fā)電機(jī)的正極.S，兩極板間的距離為I，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為V，板外電阻為 R.當(dāng)正、負(fù)離子所受電場 力U (即電源電動勢)，貝U q U = qvB，即U和洛倫茲力平衡時(shí)，兩極板間達(dá)到的最大電勢差 為Blv.(4)電源內(nèi)阻:I = r + R.(5)回路電流：例4 (多選)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)， 圖11是它的示意圖

15、，平行金屬板A、C間有一很強(qiáng)的磁場，將一束等離子 體極板間便產(chǎn)生電壓，現(xiàn)將（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電離子）噴入磁場，兩R相連，兩極板間距離為d ，正對面積為A、C兩極板與電阻S，等離子體的電阻率為p，磁感應(yīng)強(qiáng)度為A、C兩板之間，則穩(wěn)定時(shí)下列說法中正確的是（A.極板A是電源的正 極B.電源的電動勢為BdvC.極板A、C間電壓大小 為BdvSRRS+ p dBdvD.回路中電流為 r答案 BC等離子體噴入磁場，解析離子向上偏轉(zhuǎn)，即極板所以電源電動勢為B,等離子體以速度)圖11帶正電的離子因受到向下的洛倫茲力而向下偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的C是電源的正極，A 錯(cuò)；當(dāng)帶電離子以速度Bdv, B對；極

16、板A、C間電壓U= IR，而 I =沿垂直磁場方向射入v做直線運(yùn)動時(shí)，qvB =qd Bdv d pSR+BdvS，則RS+ p dBdvSRU =,RS+ p d所以C對，D錯(cuò).3.電磁流量計(jì)v是導(dǎo)電液體的流 速.（1）流量（Q）的定義：單位時(shí)間流過導(dǎo)管某一截面的導(dǎo)電液體的 體積 公式：Q = Sv ; S為導(dǎo)管的橫截面 積，導(dǎo)電液體的流速（v）的計(jì)算d,用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向右流 如圖12所示，一圓形導(dǎo)管直徑為動導(dǎo)電液體中的自由電荷 （正、負(fù)離子）在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差，使當(dāng)qvB,可得va、b間的電勢差 （U ） 達(dá)到最大，由 q d =自由電荷所

17、受電場力和洛倫茲力平衡時(shí)，U=Bd .圖12(4)流量的表達(dá)式:2n d U n dQ= Sv =4 Bd 4B(5)電勢高低的判斷：根據(jù)左手定則可得a> $ b.例5 （多選）為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖13a= 1 m、 b = 0.2 m、 c = 0.2所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為 左、右兩端開口，在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬m ,B= 1.25 T 的勻強(qiáng)磁場，在上、板M N作為電極，污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經(jīng)U = 1 V.且污水流過該裝置時(shí)受到阻力作用， 該裝置時(shí)，用

18、電壓表測得兩個(gè)電極間的電壓阻力Ff = kLv，其中比例系 數(shù)說法中正確的是（）k = 15 N s/m2, L為污水沿流速方向的長度，v為污水的流 速.下列圖13A. 金屬板 M電勢不一定高于金屬板 N的電勢，因?yàn)槲鬯胸?fù)離子較多B. 污水中離子濃度的高低對電壓表的示數(shù)也有一定影響C. 污水的流量（單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體3積）Q= 0.16 m /sD. 為使污水勻速通過該裝置，左、右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓強(qiáng)差為p= 1 500 Pa答案 CDN板帶負(fù) 解析 根據(jù)左手定則，知負(fù)離子所受的洛倫茲力方向向下，則負(fù)離子向下偏轉(zhuǎn)，電，M板帶正電，則 N板的電勢比M板電勢低，故 A錯(cuò)誤；最終離子在電場力和

19、洛倫茲力作用UU下平衡，有qvB =q c ,解得U = vBc ,與離子濃度無關(guān)，故B錯(cuò)誤；污水的流速v = Bc,貝 y1 XUb0.233U1流量 Q= vbc = b - 1.25mm/s，故C正確；污水的流速 v =Bc=1.25 X 0.2 m/s=4 m/ s;污水流過該裝置時(shí)受到的阻F f = kLv = kav = 15 X 1X4 N =60 N，為使污水勻力速通F60過該裝置，左、右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓力黑曰 差是60 N，則壓強(qiáng)差為P= s=0.2 X 0.21 500Pa,故 D正確./s = 0.164.霍爾效應(yīng)的原理和分析（1）定義：高為h、寬為d的導(dǎo)體（自由電荷是

20、電子或正電荷）置于勻強(qiáng)磁場B中,流通過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的上表面 A和下表面A '之間產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為霍爾電壓.當(dāng)電圖14（3）霍爾電壓的計(jì)算：導(dǎo)體中的自由電荷當(dāng)自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡 時(shí)，qvB=qU,hBI=kBIk = 1稱為霍爾系數(shù)I = nqvS S= hd；聯(lián)立得J= nqdd 例61果nq中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了量子反?；魻栃?yīng)，楊振寧稱這一發(fā)現(xiàn)是諾貝爾獎級的成.如圖15所示，厚度為h、寬度為d的金屬導(dǎo)體，當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).下列說法正確的是（） 電勢高低的判斷：如圖14，導(dǎo)體中的電流I

21、向右時(shí)，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A '的電勢高.若自由電荷是正電荷，則下表面A'的電勢低.（電子）在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，A、A間出現(xiàn)電勢差，A、A '間的電勢差（U ）就保持穩(wěn) 定，由圖15A. 上表面的電勢高于下表面的電勢B.僅增大h時(shí)，上、下表面的電勢差增大C.僅增大d時(shí)，上、下表面的電勢差減小D.僅增大電流I時(shí)，上、下表面的電勢差減小答C案解因電流方向向右，則金屬導(dǎo)體中的自由電子是向左運(yùn)動的，根據(jù)左手定則可知上表面析帶負(fù)電， 勢，則上表面的電勢低于下表面的電A錯(cuò)誤；當(dāng)電子達(dá)到平衡時(shí)，電場力等于洛倫茲力，即U又 h 二 qvB，子7hd(n為導(dǎo)體

22、單位體積內(nèi)的自由電IBU= nqd，則僅增大h時(shí)，上、增大下表面的電勢差不變；僅d時(shí)，上、下表面的電勢差減小; 增大I時(shí)，上、下表面的電勢差增大， 故C正確，B、 D錯(cuò)誤.課時(shí)作業(yè)囪雙基91囲練1. 在如 1所示的平行板器件中，電場強(qiáng) 圖度計(jì)）從左端以速 度E和磁感應(yīng)強(qiáng) 度v沿虛線射入后做直線運(yùn)動，則該 粒子B相互垂.一帶電粒（重力不 直子）A. 定帶正電EB. 速度v = bC. 若速度v > E,粒子一定不能從板間射出BD.若此粒子從右端沿虛線方向進(jìn)入，仍做直線運(yùn)動答案 B粒子帶正電和負(fù)電均可，選解析項(xiàng)A錯(cuò)誤；由洛倫茲力等于電場力，qvB= qE，解得速度EEB正確；若速度 vV =

23、 B,選項(xiàng)> B，粒子可能從板間射出，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若此粒子從右端沿虛線方向進(jìn)入，所受電場力和洛倫茲力方向相同，不能做直線運(yùn)動，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2. （多選）如圖2所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源的兩極上，使a、b兩板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場E，右邊有一塊擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里 .從兩板左側(cè)中點(diǎn) c 處射入一（不計(jì)重束正離子力），這些正離子都沿直線運(yùn)動到右側(cè)，從d孔射出后分成三束，則下列判斷正確的是（）圖2A. 這三束正離子的速度一定不相同B. 這三束正離子的比荷一定不相同C. a、b兩板間的勻強(qiáng)電場方向一a指 b定由

24、向從答案D. 若這三束離子改為帶負(fù)電而其他條件不變，則仍能d孔射出BCD解析因?yàn)槿x子在兩極板間都是沿直線運(yùn)動的，電場力等于洛倫茲力，可以判斷三束正離子的速度一定相同，且電場方向一定 由a指 b， 錯(cuò)誤，正確；在右側(cè)磁場中三束向 Ac正離子運(yùn)動軌跡半徑不同，可知這三束正離子的比荷一定不相同，B項(xiàng)正確；若將這三束離子改為帶負(fù)電，而其他條件不變的情況下分析受力可知，三束離子在兩板間仍做勻速直線運(yùn)“ * *| Ay動，仍能從d孔射出，D項(xiàng)正確.I3. （2018山東濟(jì)寧模擬）為監(jiān)測某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安1111 I I裝了監(jiān)測裝置，該裝置的核心部分是一個(gè)用絕緣材料

25、制成的空腔，其寬和高分別為b和c,左、右兩端開口與排污管相連，如圖JJ J1i1t*L1t1 JI 9/【“勺 /3所示.在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 為的勻強(qiáng)磁場，在空腔前、后兩個(gè)側(cè)面上各有長為a的相互平行且正對的電極M和N,與內(nèi)阻為R的電流表相連.污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電流表將顯示出污水排放情 況說法中錯(cuò)誤的是（）A. M板比N板電勢低B.污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小C.污水流量越大，則電流表的示數(shù)越大D.若只增大所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則電流表的示數(shù)也增大答案污水從左向右流動時(shí)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別 向N板 M板偏轉(zhuǎn)， 和 故板帶正電，M板帶負(fù)電，A正確.

26、穩(wěn)定時(shí)帶電離子在兩板間受力平衡，qvB= qUb,時(shí)此 U = Bbv=BbQ= BQ式中Q是流量，可見當(dāng)污水流量越大、磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)時(shí)， bc c間的電壓越大，電流表的示數(shù)越大，而與污水中離子濃度無關(guān)，B錯(cuò)誤，C、D正確.4. （多選）如4是質(zhì)譜儀的工作原理示意.帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選圖圖擇器度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別 為狹縫（P和記錄粒子位置的膠 片）A1A2.平 S下方有強(qiáng)度 板為圖4 9（.4 Jja ljfl) . w . B和E.平 S上有可讓粒子通過的 板B0的勻強(qiáng)磁 場.下列表述正確的是A. 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B. 速度選擇器中的磁

27、場方向垂直于紙面向外C.能通過狹縫粒子的速率等于P的帶電BD.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的比荷越小答案 ABC質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工 解析 具，倫茲力在粒子沿直線運(yùn)動時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定則可 知A正確.在速度選擇器中，帶電粒子所受電場力和洛B正確.由qE = qvB可得v =EB2mvmvqC正確.粒子在平板S 動，由下方的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)qvB= r 得 R =qBo , 所以m=,D錯(cuò)誤.B0R5.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)， 速度 極a和b以及磁極N 的利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測通過動脈的血流和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻.使用時(shí)，兩電 極.電磁血流計(jì)由一對電b均與血管壁 接

28、a、觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直， 如圖a、b之間會有微小電勢隨血液一起在磁場中運(yùn)動，電極差可看做是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零5所示.由于血液中的正負(fù)離子.在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電 場.在某次監(jiān)測中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為 小為 0.040 T.極則血流速度的近似值和電aI)4b的正負(fù)為（160卩V磁感應(yīng)強(qiáng)度的大圖5A.1.3 m/s,a正、b負(fù)B.2.7 m/s,a正、b負(fù)C.1.3 m/s,a負(fù)、b正D.2.7 m/s,a負(fù)、b正答A案6.利用霍爾1效應(yīng)制作的元件，廣泛應(yīng)用于測9量和自動控制等領(lǐng).

29、如 6是霍爾元件的工作原域圖理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電I , C D兩側(cè)度流就會形成電勢差U CD,下列說法中正確的是（）A.電勢差 UCD僅與材料有關(guān)B. 僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，C、D兩面的電勢差變大C. 若霍爾元件中定向移動的是自由電子，則電勢差U CD>0D. 在測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持水平 方向答案解析B設(shè)霍爾元件的厚度 為d，長為a，寬為b，穩(wěn)定時(shí)有BqvUCDq,又因?yàn)镮 = nqSv，其中n數(shù)，1BI為單位體積內(nèi)自由電荷的個(gè)q為自由電荷所帶的電荷量，S=bd,聯(lián)立解得： U cd =nq d，可知選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；

30、若僅增大磁感應(yīng)強(qiáng) 度B,則C、D兩面的電勢差增大，選項(xiàng)B正確；若霍爾元件中定向移動的是自由電 子，由左手定則可知，電子將向C側(cè)偏轉(zhuǎn)，則電勢差 U CD<0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；地球赤道上方的地磁場方向?yàn)樗椒较?，元件的工作面要與磁場方向垂直，元件的工作面應(yīng)保持豎直方向，選 項(xiàng)D錯(cuò)誤.7.（多 選）（2018的金屬導(dǎo)體，場四研川成都）如圖給金屬導(dǎo)體加與前后側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁7，為探討霍爾效應(yīng)，取一塊長度 為a、寬度為b、厚度 d為電壓表測得導(dǎo)體上、下表 面是（）B,且通以圖示方向的電 流M N間電壓U.已知自由電子的電荷量為為I時(shí)，用e.下列說法中正確的圖7A. M板比N板電勢高B. 導(dǎo)體單位體積內(nèi)

31、自由電子數(shù)越多，電壓表的示數(shù)越大UC. 導(dǎo)體中自由電子定向移動的速度為V= BdBID. 導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為eUb答案 CD電流方向向右，電子定向移動方向向左，根據(jù)左手定則判斷可知，電子所受的解析洛倫茲力方向向上，則 M 板積累了電子，M、N之間產(chǎn)生向上的電場，所以M板比N板電勢低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.電子定向移動相當(dāng)于長度d的導(dǎo)體垂直切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動為勢，電壓表的讀數(shù)U等于感應(yīng)電動勢 E，則有U = E= Bdv,可見，電壓表的示數(shù)與導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電U子數(shù)無關(guān)，選項(xiàng) 速度為B 錯(cuò)誤；由U = E = Bdv得，自由電子定向移動的v = Bd,選項(xiàng)C正確；電流的微觀表達(dá)式是 I =

32、 nevS，則導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n = evs, S= db , v = Bd,#繪合癱BI代入得n = eUb,選項(xiàng)D正確.8.（多選）（2014新課標(biāo)全國20）圖8為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖.圖中，永磁鐵提供勻強(qiáng)磁正電子和質(zhì)場.硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運(yùn)動的軌跡.宇宙射線中有大量的電子、子.當(dāng)這些粒子從上部垂直磁場方向進(jìn)入磁場時(shí),A. 電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同B. 電子與正電子在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑一定相同C. 僅依據(jù)粒子運(yùn)動軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子D. 粒子的動能越大，它在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑越小答案 AC解析 根據(jù)左手定則，電子、正電子進(jìn)入磁場后所受洛

33、倫茲力的方向相反，故兩者的偏轉(zhuǎn)方2 mvmv，得r = qB，若電子與正電子在磁場中的運(yùn)動速度不圖9向不同，選項(xiàng)A正確；根據(jù)qvB = r相等，則軌跡半徑不相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對于質(zhì)子、正電子，它們在磁場中運(yùn)動時(shí)不能確定mv的大小，故選項(xiàng) C 正確；粒子的 mv越大，軌道半徑越大，而大，其mv不一定大，選項(xiàng)誤.mv= 2mEk，粒子的動能D錯(cuò)9.如圖9所示是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)磁場中，并分別與咼頻電源相 連D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng).現(xiàn)分別加速氘核（12H）和氦核（24 He）.下列說法中正確的是（）VA. 它們的最大速度相同B. 它們的最大動能相同C. 兩次所接高頻電源的頻

34、率不相同D. 僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動 能答案qBR解析動能根據(jù)12Ek= mv2qvB，得v =兩粒子的比荷m相等，所以最大速度相.故A正確.最 大2 2 2q B Rq相等，但質(zhì)量不相等，=，兩粒子的比荷 B錯(cuò).m所以最大動能不相等.故2m帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期2nmT=，兩粒子的比荷 q相等，所以周期相等 .做圓周運(yùn)動的qBm頻率相等，因?yàn)樗痈哳l電源的頻率等于粒子做圓周運(yùn)動的頻率，故兩次所接高頻電源的頻q2B2R率相同，故C錯(cuò)誤.由Ek =2m可知，粒子的最大動能與加速電壓的頻率無關(guān)，故僅增大高頻電源的頻率不能增大粒子的最大 動能10.速度相同的一束粒 子說法中正確的

35、 （ 是（不計(jì)重 力）由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動軌跡 如圖''10所示，則下列相關(guān)圖10A. 該束粒子帶負(fù)電B.速度選擇器的P1極板帶負(fù)電C. 能通過狹縫SO的粒子的速度等于B1D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫SO，則粒子的比荷越小答案 C解析根據(jù)該束粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則判斷出該束粒子帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動，受到電場力和洛倫茲力作用，由左手定則知洛倫茲力方向豎直向上，則電場力方向豎直向下，因粒子帶正電，故電場強(qiáng)度 方向向下，速度選擇器的P1極板帶正電， 選項(xiàng)B錯(cuò)誤；粒子能通過狹縫，電場力與洛倫茲力平衡，有qvB1qE ,Ev

36、= B1，選 項(xiàng)C正確；粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁 場B2中受到洛倫茲力做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)2洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律有qvB2= mv，得r = mv，可見v、B2 一定時(shí)，半徑 rrB2q越小，m越大，選D錯(cuò)誤.則項(xiàng)11. （多選）11所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組.若如圖成靜電分析器通道中心線的半徑為 R通道內(nèi)均勻輻射電場，在中心線處的電場強(qiáng)度大E，小為.一質(zhì)量 磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外P點(diǎn)垂為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器，由）直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點(diǎn).不計(jì)粒子重力.下列說法正確的是（A. 極板M比極板N的電勢高B. 加速電場的電壓U= ERC. 直徑 PQ= 2B qmERD. 若一群粒子