2023新課標(biāo)版物理高考第二輪復(fù)習(xí)-專題十磁場

2023新課標(biāo)版物理高考第二輪復(fù)習(xí)專題十磁場一、選擇題1.物理科技1（2022遼寧大連二模）質(zhì)譜儀又稱質(zhì)譜計(jì),是分離和檢測不同同位素的儀器。某質(zhì)譜儀的原理圖如圖所示，速度選擇器中勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bi,偏轉(zhuǎn)磁場（勻強(qiáng)磁場）的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。Si中心處每隔工時(shí)間放出一個(gè)初速度為零、電荷量為q的同種粒子,粒子經(jīng)Si、S2間的加速電場加速后進(jìn)入速度選擇器，恰好能勻速通過速度選擇器進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動。粒子重力不計(jì)，空氣阻力不計(jì)。以下說法正確的是（）A.粒子的質(zhì)量為嘿空B.Si、S2間的電壓為察LD1C.S1、S2間的電壓為宇D.粒子流在偏轉(zhuǎn)磁場中運(yùn)動時(shí)形成的等效電流為島答案B粒子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動，有qE=qvBi,可得粒子速度v=/，粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得qvB2=m。,解得m=^誓，故A錯(cuò)誤;粒子在加速電場中加速,由動能定理得qU=：mv2,解得U=^，故B正確,C錯(cuò)誤;粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中運(yùn)動軌跡的每個(gè)截面每隔At時(shí)間經(jīng)過的電荷量為q,形成的等效電流為古故D錯(cuò)誤。2物理科技|（2022江蘇連云港二模）利用霍爾元件可以制作位移傳感器。如圖甲所示，將霍爾元件置于兩塊磁性強(qiáng)弱相同、同名磁極相對放置的磁體間隙中,以中間位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立如圖乙所示空間坐標(biāo)系。當(dāng)物體沿X軸方向移動時(shí)，霍爾元件將產(chǎn)生不同的霍爾電壓U。已知在小范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與x成正比。電流I沿+z方向且保持不變。下列說法正確的是（）A.電流I越小，霍爾電壓U越大B.位移傳感器無法確定位移的方向C.位移傳感器的刻度線是均勻的D.當(dāng)霍爾元件處于x>0的位置時(shí),上表面電勢高答案C根據(jù)題意得qvB=q^,Xl=nqSv廨得U=熱電流I越小，霍爾電壓U越小,A錯(cuò)誤;根據(jù)題意B=kx廨得U=/x,電壓與位移成正比，位移傳感器的刻度線是均勻的,C正確;若載流子所帶電荷的正負(fù)確定，根據(jù)左手定則,可以確定上表面電勢的高低，故位移傳感器可以確定位移的方向,B錯(cuò)誤;載流子所帶電荷的正負(fù)未知，當(dāng)霍爾元件處于x>0的位置時(shí),如果載流子帶正電荷，則正電荷在洛倫茲力作用下向上偏轉(zhuǎn)，上表面電勢高,如果載流子帶負(fù)電荷，負(fù)電荷在洛倫茲力作用下也是向上偏轉(zhuǎn)，則下表面電勢高，因此無法確定上表面電勢高低,D錯(cuò)誤。3.物理探索|（2022遼寧沈陽模擬）（多選）將長方體金屬導(dǎo)體板水平放在勻強(qiáng)磁場中，磁場垂直前后側(cè)面向里穿過，當(dāng)左右側(cè)面接入電路、通入電流時(shí)，在導(dǎo)體板的上下兩表面間會出現(xiàn)電勢差，此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),上下兩表面間的電壓稱為霍爾電壓Uh.某同學(xué)利用霍爾效應(yīng)的原理設(shè)計(jì)一個(gè)電路自動控制開關(guān)，部分電路如圖所示。閉合電路開關(guān)，通入電流時(shí)，若上表面電勢低于下表面電勢,顯示器會提示"電流方向錯(cuò)誤"，同時(shí)控制器將斷開電路開關(guān)。若通入了正確方向的電流，當(dāng)Uh<Uo時(shí)顯示器顯示“正?！?，開關(guān)保持接通;當(dāng)Uh>Uo時(shí)顯示器會提示“電流過大"，同時(shí)控制器也將斷開電路開關(guān)。則通入“正常"電流時(shí)（）A.電流方向向左B.導(dǎo)體板上表面因得到正電荷而帶正電C.通入導(dǎo)體板的電流大小變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí),Uh也變?yōu)樵瓉淼囊话隓.換用上下表面間距較大的同種金屬長方體導(dǎo)體板，上下表面間電勢差Uh變大答案AC金屬導(dǎo)體板中能自由運(yùn)動的粒子是電子,當(dāng)通入"正常"電流時(shí)產(chǎn)生的霍爾效應(yīng)使導(dǎo)體板上表面電勢高于下表面電勢，說明電子受到的洛倫茲力方向向下，根據(jù)左手定則可判斷出電子向右定向移動，所以"正常"電流方向向左，故A正確;金屬導(dǎo)體中正電荷不移動，通入“正?！彪娏鲿r(shí)上表面因失去電子而帶正電，故B錯(cuò)誤;穩(wěn)定時(shí)電子勻速經(jīng)過，有q^=qvB,可得UH=Bdv,d是上下表面間的距離,v是電子定向移動的速率，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式I=neSv可得v=￡廁③=需，通入導(dǎo)體板的電流I大小變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí),Uh也變?yōu)樵瓉淼囊话?，故C正確;設(shè)導(dǎo)體板前后側(cè)面間的距離為1,則S=dl,所以加=北，說明Uh與上下表面間的距離d無關(guān)，故D錯(cuò)誤。4.（2022山東濰坊一模,7）如圖所示,正六邊形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一帶正電粒子以速度vi從a點(diǎn)沿ad方向射入磁場，從c點(diǎn)離開磁場;若該粒子以速度V2從a點(diǎn)沿ae方向射入磁場，則從d點(diǎn)離開磁場。不計(jì)粒子重力3的值為（）也bA.V3 B.當(dāng) C.f答案C帶正電粒子以速度vi從a點(diǎn)沿ad方向射入磁場，從c點(diǎn)離開磁場，設(shè)六邊形的邊長為L,則由幾何關(guān)系得Ri=V5L;若該粒子以速度V2從a點(diǎn)沿ae方向射入磁場，則從d點(diǎn)離開磁場,則由幾何關(guān)系得R2=2L,由洛倫茲力提供向心力得Bqv=m4,則R=^，故速度之比即半徑之比代吟=噂故選Co5.（2022山東聊城一模,9）（多選）如圖所示,勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，上端開口、下端封閉的玻璃管豎直放置，玻璃管內(nèi)壁光滑，管底有一帶正電的小球（未畫出）,在外力作用下，玻璃管垂直進(jìn)入磁場并保持速度不變，小球最終從上端管口飛出。從進(jìn)入磁場到小球飛出玻璃管的過程中，下列說法正確的是（）II:XXX“卜XXL：xx?x

：xXX

o：xxxA.洛倫茲力對小球做正功B.小球的機(jī)械能增加C.小球的運(yùn)動軌跡是一條拋物線D.小球在玻璃管中的運(yùn)動時(shí)間與玻璃管速度無關(guān)答案BC洛倫茲力的方向與速度方向垂直，永遠(yuǎn)不做功，故A錯(cuò)誤;設(shè)小球豎直分速度為Vy、水平分速度為％小球受力如圖所示，玻璃管對帶電小球的彈力水平向右,小球的速度方向斜向右上方，彈力對小球做正功，小球的機(jī)械能增加，故B正確;小球隨玻璃管在水平方向做勻速直線運(yùn)動，小球在豎直方向所受的洛倫茲力Fi=qvB是恒力，在豎直方向，由牛頓第二定律得qvB-mg=ma,解得小球的加速度大小a=*-g,小球的加速度不隨時(shí)間變化，恒定不變,小球在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動，合運(yùn)動為勻變速曲線運(yùn)動，運(yùn)動軌跡是一條拋物線，故C正確;小球在豎直方向做勻加速運(yùn)動，根據(jù)h=；at2,可知1=舊=則小球在玻璃管中的運(yùn)動時(shí)間與玻璃管速度有關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。qvB[

嗎8"_? 右mg6.物理科技1（2022廣東佛山二模,10）（多選）據(jù)報(bào)道，我國空間站安裝了現(xiàn)代最先進(jìn)的霍爾推進(jìn)器用以空間站的軌道維持。如圖乙，在很窄的圓環(huán)空間內(nèi)有沿半徑向外的磁場L其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可近似認(rèn)為處處相等;垂直圓環(huán)平面同時(shí)加有勻強(qiáng)磁場2和勻強(qiáng)電場（圖中沒畫出），磁場1與磁場2的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，已知電子電荷量為e,質(zhì)量為m,若電子恰好可以在圓環(huán)內(nèi)沿順時(shí)針方向做半徑為R、速率為V的勻速圓周運(yùn)動，則以下說法正確的是（）甲A.電場方向垂直環(huán)平面向外B.電子運(yùn)動周期為等C.垂直環(huán)平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為寫D.電場強(qiáng)度大小為雪答案BCD根據(jù)左手定則可知電子在圓環(huán)內(nèi)受到磁場1的洛倫茲力垂直環(huán)平面向里，電場力與該洛倫茲力平衡，電場力應(yīng)垂直環(huán)平面向外，由于電子帶負(fù)電，故電場方向垂直環(huán)平面向里,A錯(cuò)誤;電子在圓環(huán)內(nèi)沿順時(shí)針方向做半徑為R、速率為v的勻速圓周運(yùn)動，則電子運(yùn)動周期為T=年,B正確;電子在圓環(huán)內(nèi)受到磁場2的洛倫茲力提供電子做圓周運(yùn)動的向心力，則有evB=m5,解得B=胃,C正確;電子在垂直R eR環(huán)平面方向受力平衡，則有eE=evB,解得E二喘~,D正確。eR7.自然現(xiàn)象1（2022廣東深圳二模,8）（多選）如圖為地球赤道剖面圖，地球半徑為R,把地面上高度為g區(qū)域內(nèi)的地磁場視為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于剖面的勻強(qiáng)磁場，一帶電粒子以速度v正對地心射入該磁場區(qū)域，軌跡恰好與地面相切。則（）A.粒子帶正電荷B.軌跡半徑為整OC.粒子的比荷為總DKD.若粒子速度減小，在該磁場區(qū)域的運(yùn)動時(shí)間增大答案BD由左手定則知，粒子帶負(fù)電,A錯(cuò)誤而幾何關(guān)系知r2+（R+/=（R+r）2,解得r卷,B正確;根據(jù)qvB=mJ,解得2=券,C錯(cuò)誤;若粒子速度減小，則運(yùn)動半徑減小，在磁場中運(yùn)動的圓心角變大,粒子的周期丁=等不變廁由t=^T知，在該磁場區(qū)域的運(yùn)動時(shí)間變大,D正確。Zx*x，xx x A入射方向睜號.蚓Mt；Xx/xx/粒子軌跡“8.（2022臨澧一中開學(xué)考,5）磁單極子是物理學(xué)家設(shè)想的一種僅帶有單一磁極（N極或S極）的粒子，它們的磁感線分布類似于點(diǎn)電荷的電場線分布，目前科學(xué)家還沒有證實(shí)磁單極子的存在。若自然界中存在磁單極子，以其為球心畫出兩個(gè)球面1和2,如圖所示,a點(diǎn)位于球面1上,b點(diǎn)位于球面2上,則下列說法正確的是（）A.a點(diǎn)比b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大B.a點(diǎn)比b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小C.球面1比球面2的磁通量大D.球面1比球面2的磁通量小答案A由于磁單極子的磁感線分布類似于點(diǎn)電荷的電場線分布，磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,A正確,B錯(cuò)誤;由于磁感線都是發(fā)散射線,中間沒有斷開，穿過兩個(gè)面的磁感線的條數(shù)相等，因此兩個(gè)面的磁通量相等,C、D錯(cuò)誤。9.（2022長沙長郡中學(xué)月考六,9）（多選）自行車速度計(jì)可以利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運(yùn)動速率。如圖甲所示，一塊磁鐵安裝在前輪上,輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就靠近傳感器一次,傳感器就會輸出一個(gè)脈沖電壓。如圖乙所示，電源輸出電壓為Ui,當(dāng)磁場靠近霍爾元件時(shí)，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢差6（前表面的電勢低于后表面的電勢）.下列說法中正確的是（）連接到速度計(jì)霍爾傳感器自行車前叉圖甲磁場8T卜圖乙A.圖乙中霍爾元件的載流子帶正電B.已知自行車車輪的半徑,再根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，即獲得車速大小C.若傳感器的電源輸出電壓Ui變大，則霍爾電壓6變大D.自行車的車速越大，則霍爾電壓6越大答案BC霍爾元件的電流I是由負(fù)電荷定向運(yùn)動形成的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，可求得車輪轉(zhuǎn)動周期，從而求得車輪的角速度，最后由線速度公式v=r。結(jié)合車輪半徑，即可求解車輪的速度大小，選項(xiàng)B正確;根據(jù)qvB=q%得L）2=vdB,由電流的微觀表達(dá)式I=nqSv,v=^，解得6=緇霍爾電壓5與車速大小無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由公式6=緇若傳感器的電源輸出電壓Ui變大，那么電流I變大，則霍爾電壓6將變大，選項(xiàng)C正確。10.（2020塘沽一中期末）如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，該質(zhì)譜儀由速度選擇器、靜電分析器和磁分析器組成。若速度選擇器中電場強(qiáng)度大小為Ei,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bi,方向垂直紙面向里,靜電分析器通道中心線為:圓弧，圓弧的半徑（OP）為R,通道內(nèi)有均勻輻射的電場，在中心線處的電場強(qiáng)度大小為E,磁分析器中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。一帶電粒子以速度v沿直線經(jīng)過速度選擇器后沿中心線通過靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(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.速度選擇器的極板P1的電勢比極板P2的電勢低B.粒子的速度v晤C.粒子的比荷為嘉CnDjD.P、Q兩點(diǎn)間的距離為誓C|D答案c根據(jù)圖可知,粒子在磁分析器內(nèi)向左偏轉(zhuǎn)，則粒子受到的洛倫茲力的方向向左,由左手定則可知，該粒子帶正電;粒子在速度選擇器內(nèi)向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，粒子受到的洛倫茲力的方向向上;因?yàn)榱Ｗ觿蛩俅┻^速度選擇器，所以粒子受到的電場力的方向向下，則電場的方向向下，所以極板P1的電勢比極板P2的電勢高，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。粒子在速度選擇器內(nèi)勻速運(yùn)動，受力平衡，則有qEi=qvBi,解得v=^,9 2口2故B項(xiàng)錯(cuò)誤。粒子在靜電分析器內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則有qE=*,聯(lián)立可得粒子的比荷蒜，故C項(xiàng)正確。粒子在磁分析器內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，有qvB=^，聯(lián)立解得「=翳，由幾何關(guān)系知P、Q之間的距離為2「=警，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。1L物理科技1（2022濱海七校聯(lián)考,5）新型冠狀病毒傳播能力非常強(qiáng),因此研究新冠肺炎病毒株的實(shí)驗(yàn)室必須是全程都在高度無接觸物理防護(hù)性條件下操作。武漢病毒研究所是我國防護(hù)等級最高的P4實(shí)驗(yàn)室，在該實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)，其原理可以簡化為如圖所示模型:污水內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出。流量Q等于單位時(shí)間通過橫截面的液體的體積?？臻g有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，下列說法正確的是（）BXXI/XX）XXXX

xx/vxxA.所有離子所受洛倫茲力方向均由M指向NB.M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)的電勢C.污水流量計(jì)也可以用于測量不帶電的液體的流速D.若再測量出M、N兩點(diǎn)間的電壓就能夠推算出污水的流量答案D根據(jù)左手定則可知,正離子受到的洛倫茲力向下，負(fù)離子受到的洛倫茲力向上,因此正離子向下聚集，負(fù)離子向上聚集,N點(diǎn)電勢高于M點(diǎn)電勢，故A、B均錯(cuò)誤;不帶電的粒子不會受洛倫茲力，因此也不會偏轉(zhuǎn),M、N之間不會出現(xiàn)電勢差，故C錯(cuò)誤;當(dāng)M、N兩點(diǎn)間電壓U穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)平衡條件有qvB=qE,根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系有U=Ed,由題意可知。益=加2%聯(lián)立解得Q=喘由該式可知只需要知道磁感應(yīng)強(qiáng)度B、直徑d及M、N兩點(diǎn)間的電壓U,就能夠推算出污水的流量，故D正確。.物理技術(shù)|（2022浙江寧波十校聯(lián)考）為了降低潛艇噪音，科學(xué)家設(shè)想用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳。裝置的截面圖如圖所示，電磁推進(jìn)器用絕緣材料制成海水管道，馬鞍形超導(dǎo)線圈形成如圖所示的磁場,現(xiàn)潛艇在前進(jìn)過程中海水正源源不斷地被推向紙外。則下列說法正確的是（）A.圖中所接電源為直流電源,a極為電源正極B.同時(shí)改變磁場方向和電源正負(fù)極可實(shí)現(xiàn)潛艇倒退C.加速階段，海水對潛艇的力與潛艇對海水的力大小相等D.電源輸出的能量完全轉(zhuǎn)化為海水的動能和潛艇的動能答案C海水被推向紙外，根據(jù)左手定則可知，電流方向由b指向a,b為電源正極,A錯(cuò)誤;同時(shí)改變電流和磁場方向，海水受到的安培力不變，航行方向不變,B錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第三定律，海水對潛艇的力與潛艇對海水的力大小相等，方向相反,C正確;電源輸出的能量不可能完全轉(zhuǎn)化為動能，有焦耳熱損耗,D錯(cuò)誤。.物理生活|（2022江蘇南京期中,3）某磁懸浮地球儀的磁懸浮原理如圖所示,地球儀中有一個(gè)磁鐵，底座中有一個(gè)線圈（線圈電阻不計(jì)），給線圈通電，地球儀可以懸浮起來。下列說法正確的是（）A.線圈必須連接交流電源B.地球儀懸浮時(shí)，線圈a端接正極,b端接負(fù)極C.若僅增加線圈匝數(shù)，可增加地球儀穩(wěn)定懸浮的高度D.減小地球儀與底座的距離，地球儀穩(wěn)定懸浮時(shí)，地球儀受到的斥力增大答案C磁鐵穩(wěn)定懸浮，線圈一定接的是直流電源，而且螺線管的上端為等效磁鐵的里雙，根據(jù)右手螺旋定則可知線圈a端接負(fù)極,b端接正極,A、B錯(cuò)誤;若僅增加線圈匝數(shù),可使螺線管周圍的磁場增強(qiáng)，因此地球儀穩(wěn)定懸浮的高度增加,C正確;減小地球儀與底座的距離，地球儀穩(wěn)定懸浮時(shí)才非斥力仍等于重力,D錯(cuò)誤。14.物理學(xué)史|（2022江蘇鹽城調(diào)研,5）安培曾做過如圖所示的實(shí)驗(yàn):把絕緣導(dǎo)線繞制成線圈,在線圈內(nèi)部懸掛一個(gè)用薄銅片做成的圓環(huán)，圓環(huán)所在平面與線圈軸線垂直，取一條形磁鐵置于銅環(huán)的右側(cè)，條形磁鐵的右端為N極。閉合開關(guān)，電路穩(wěn)定后，發(fā)現(xiàn)銅環(huán)靜止不動，安培由此錯(cuò)失發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的機(jī)會。實(shí)際上，在電路閉合的瞬間（）A.從右側(cè)看，銅環(huán)中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.從右側(cè)看，銅環(huán)中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.銅環(huán)仍保持不動D.銅環(huán)會遠(yuǎn)離磁鐵答案A根據(jù)楞次定律，當(dāng)接通開關(guān)瞬間時(shí)，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量向左增大，則從右側(cè)看，線圈的感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)線圈中有逆時(shí)針方向的電流時(shí)，可等效為右側(cè)為N極的磁體，則當(dāng)處于左側(cè)是S極的條形磁鐵的磁場中時(shí)，銅環(huán)會靠近磁鐵，故C、D錯(cuò)誤。二、非選擇題15.物理科技|（2022浙江金華模擬預(yù)測）在芯片制造過程中,離子注入是其中一道重要的工序。如圖所示是部分離子注入工作原理示意圖,離子經(jīng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，選擇出一定速度的離子，然后通過磁分析器I,選擇出特定比荷的離子，經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)n后注入水平放置的硅片上。速度選擇器、磁分析器中的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向均垂直紙面向外;速度選擇器中的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小為E,方向豎直向上。磁分析器的截面是矩形，矩形長為2L,寬為（4-2次）L。其寬和長的中心位置C和D處各有一個(gè)小孔;半徑為L的圓形偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)II內(nèi)存在垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場,D、M、N在一條豎直線上,DM為圓形偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的直徑,最低點(diǎn)M到硅片的距離MN=，,不計(jì)離子重力。磁分析器偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)NQ）求離子通過速度選擇器后的速度大??；（2）求磁分析器選擇出來的離子的比荷；（3）若偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍為竽B4B偏48B,求硅片上離子注入的寬度。答案（琮⑵券（3）V3L解析Q)由題意可知qvB=qE解得v=5D(2)離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動由幾何關(guān)系:R2=L2+[R-(2-g)L]2得R=2L2又因?yàn)槁鍌惼澚Τ洚?dāng)向心力:qvB=^解得旦=3(3)結(jié)合上述分析，粒子在D處以與豎直方向成60。角的方向射入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)H,離子在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中軌跡的半徑滿足竽Lsr4HL由幾何知識可得粒子的臨界軌跡如圖所示，當(dāng)ri=V3L時(shí)，離子豎直向下離開磁場，落點(diǎn)P到N點(diǎn)的距離Xi=^L當(dāng)寰=竽1_時(shí),離子從M點(diǎn)與水平方向成30°離開磁場，落點(diǎn)Q到N點(diǎn)的距離X2=yL故硅片上離子注入的寬度X=X1+X2=V3L16.物理科技|(2022廣東二模,13)如圖(a)是一種防止宇宙射線危害宇航員的裝置,在航天器內(nèi)建立半徑分別為R和百R的同心圓柱，圓柱之間加上沿軸向方向的磁場，其橫截面如圖(b)所示.宇宙射線中含有大量的質(zhì)子，質(zhì)子沿各個(gè)方向運(yùn)動的速率均為vo,質(zhì)子的電荷量為e、質(zhì)量為m0圖(b)圖(b)Q)若設(shè)置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為某值時(shí)，恰好所有方向入射的質(zhì)子都無法進(jìn)入防護(hù)區(qū),求這種情況下磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.(2)若設(shè)置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小使得正對防護(hù)區(qū)圓心入射的質(zhì)子，恰好無法進(jìn)入防護(hù)區(qū),求這種情況下質(zhì)子從進(jìn)入磁場到離開磁場的時(shí)間.答案Q)(嗎m% 等解析Q)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)，運(yùn)動半徑為r的質(zhì)子滲透最深入時(shí)都無法進(jìn)入防護(hù)區(qū)，其在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖甲所示。甲由幾何關(guān)系可知r=竽①洛倫茲力提供向心力evOB=噂②聯(lián)立①②解得b=(8：A。(2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bi,質(zhì)子的運(yùn)動半徑為n如圖乙所示。由幾何關(guān)系可知斤+（遮R）2=（r1+R）2③又tana=—@rl質(zhì)子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間⑤聯(lián)立③④⑤解得1=等"017.（2022常德統(tǒng)考,14）物理氣相沉積鍍膜是芯片制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，如圖是該設(shè)備的平面結(jié)構(gòu)簡圖。初速度不計(jì)的氮離子（比荷￡=2.4x106C/kg）經(jīng)電壓Uo=^|xlO3V的電場加速后，從C點(diǎn)水平向右進(jìn)入豎直向下的場強(qiáng)為E=|xl04V/m的勻強(qiáng)電場，恰好打到電場、磁場的豎直分界線I最下方M點(diǎn)（未進(jìn)入磁場）并被位于該處的金屬靶材全部吸收,C、M兩點(diǎn)的水平距離為0.5m0靶材濺射出的部分金屬離子（比荷色=2.0x106C/kg）沿各個(gè)方向進(jìn)入兩勻強(qiáng)磁場區(qū)域,速度大小均為1.0x104m/s,并沉積在固定基底上,M點(diǎn)到基底的距離為ym?；着c水平方向夾角為45。,大小相等（B=lx10-2T）、方向相反（均垂直紙面）的兩磁場的分界線口過M點(diǎn)且與基底垂直。求：（兩種離子均帶正電，忽略重力及離子間相互作用力）（DC.M兩點(diǎn)的高度差；（2）在紙面內(nèi)，基底上可被金屬離子打中而鍍膜的區(qū)域長度;（3）金屬離子打在基底上所用時(shí)間最短時(shí)離子的入射方向與分界線n的夾角的正弦值。E靶材E靶材答案(1)0.5m(2)竽m(3)?解析（1）氮離子在電場中加速根據(jù)動能定理有qiUogmi評故vo=J^=lO5m/s氮離子在電場中偏轉(zhuǎn)CMx=VotCMy=1at2qiE=mia代入數(shù)據(jù)得高度差CMy=0.5m(2)金屬離子在磁場中運(yùn)動^=Bq2VR筌=0.5m金屬離子沿著靶材和右下磁場邊界入射,其圓心。在M點(diǎn)正上方0.5m處，金屬離子沉積點(diǎn)為K,分界線n與基底的交點(diǎn)為A。靶材OMsin45°=AM所以O(shè)恰好在基底上OA=AMtan45。4m所以AK=0^m離子靠近MA方向射出，則會落在A點(diǎn)的附近。左上磁場區(qū)域范圍內(nèi)離子受到洛倫茲力偏向右,根據(jù)對稱性,離子能夠到達(dá)K'點(diǎn)(在A左側(cè))，與A的距離也為竽m,與右側(cè)相同。故鍍膜區(qū)域的長度為4(3)金屬離子從A點(diǎn)射出時(shí),所用時(shí)間最短，由幾何知識可得，此時(shí)入射方向與兩磁場邊界的夾角滿足sin18.(2022北京豐臺二模,19)場是看不見、摸不著的,但我們卻可以根據(jù)它表現(xiàn)出來的性質(zhì)去認(rèn)識它、研究它;我們也常采用類比的方法去研究和認(rèn)識不同的場。(1)真空中靜止的點(diǎn)電荷，電荷量為Q,在與其相距為r的位置產(chǎn)生的場強(qiáng)為E,請用電場強(qiáng)度的定義和庫侖定律推導(dǎo)E=k*(2)1821年,安培分子電流假說開啟了近代磁學(xué)，認(rèn)為磁性源于運(yùn)動的電荷，科學(xué)的發(fā)展證實(shí)了電流元在空間可以形成磁場。根據(jù)電流元周圍存在磁場,小鑫同學(xué)大膽猜想:兩里通方之間存在相互作用的磁場力F,可能與兩點(diǎn)電荷間的靜電力類似。如圖甲所示，通有電流h、L的兩根導(dǎo)線平行放置且電流均向上,設(shè)I山和Lb分別表示導(dǎo)線上A、B兩點(diǎn)處的電流元,A、B兩點(diǎn)相距為r。(說明:若需常量可用Km表示)a.請你根據(jù)小鑫同學(xué)的猜想，寫出兩電流元間相互作用的磁場力大小F;b.請類比電場強(qiáng)度的定義方法寫出在距電流元Iili為r處B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，并由安培定則判斷B點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向；c.如圖乙所示，環(huán)形電流可以視為是由許多段的電流元組成，假設(shè)半徑為r的圓環(huán)形導(dǎo)線通有電流為I,試求在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。答案見解析解析（1）電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處放一試探電荷q,根據(jù)庫侖定律，該試探電荷受到的電場力為：F=k^由電場強(qiáng)度E=3導(dǎo)帶電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處電場強(qiáng)度為：E=%（2）a.通過類比可以猜想兩電流元間相互作用的磁場力大小F可以寫為：F=Km（Sj"2）①b.通過類比電場強(qiáng)度的定義可寫出在距電流元1山為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式為：B喻②將磁場力F表達(dá)式代入②式得B=Km與③由安培定則判斷B的方向:垂直紙面向里。c.環(huán)形電流是由許多段的電流元組成，設(shè)任意一段電流元為Mx,則在距其r處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度由③可知：則環(huán)形電流在圓心0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B可表示為：B=k+4）得到:B=2nKm；總結(jié)歸納本題完全用類比的思想分析。將電流元類比為點(diǎn)電荷,然后利用電場相關(guān)規(guī)律研究磁場。19.物理科技|（2022浙江臺州二模,21）如圖甲所示，某裝置由直線加速器和圓心角為90。的扇形偏轉(zhuǎn)磁場OBC兩部分組成。直線加速器由一個(gè)金屬圓板（序號為0）和10個(gè)橫截面積相同的金屬圓筒（序號為1,2,3...10）依次排列其中心軸線在同一直線上，圓筒的長度遵照一定的規(guī)律依次增加。圓板與圓筒與交流電源相連，序號為奇數(shù)的圓筒和電源的一極相連,圓板和序號為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一極相連，交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖乙所示，圖乙中電壓的絕對值為Uo,在t=：時(shí),奇數(shù)圓筒相對偶數(shù)圓筒的電勢差為正值此時(shí)圓板中央的一個(gè)電子在圓板和圓筒之間的電場中由靜止開始加速，沿中心軸線沖進(jìn)圓筒L電子在每個(gè)圓筒中運(yùn)動的時(shí)間均小于T,且電子均在電壓變向時(shí)恰從各圓筒中射出。電子在圓筒、圓筒與圓筒之間各個(gè)間隙中不斷被加速(圓筒間隙特別小，電子穿越間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì))。最后電子從10號圓筒的A點(diǎn)水平射出，從P點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場，沿實(shí)線路徑從邊界OC射出，軌跡關(guān)于zBOC平分線OM對稱，已知OP=L,電子的比荷為k,交變電壓的周期為To求：乙Q)電子剛進(jìn)入1號圓筒時(shí)的速度大?。?2)9號圓筒的長度是多少；(3)若從金屬圓板出發(fā)的是一群電子，其中小部分有垂直于加速電場且平行于紙面的較小的初速度，所有電子可近似看成從10號圓筒A點(diǎn)以小發(fā)散角a射出，并進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，問AP長度調(diào)節(jié)為多少時(shí)，所有電子在同一點(diǎn)D收集。答案Q)>/^U(2)yV2ki7(3)x=L解析Q)由動能定理得eU=；m說

解得Vi=/—-=V2kl/,vm(2)由動能定理得9eUgm詔得V9=3措=3.貝!1有Lg=V9x^=yV2H/（3）電子在磁場中運(yùn)動，則有eBv=