新高考物理二輪復(fù)習(xí)講義+分層練習(xí)專題07 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 鞏固練習(xí)（含解析）

專題07帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、單選題1．（2022·河北邯鄲·二模）如圖所示，氕SKIPIF1<0、氘SKIPIF1<0、氚SKIPIF1<0三種核子分別從靜止開始經(jīng)過同一加速電壓SKIPIF1<0（圖中未畫出）加速，再經(jīng)過同一偏轉(zhuǎn)電壓SKIPIF1<0偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，氕SKIPIF1<0的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。則氕SKIPIF1<0、氘SKIPIF1<0、氚SKIPIF1<0三種核子射入磁場(chǎng)的點(diǎn)和射出磁場(chǎng)的點(diǎn)間距最大的是（）A．氕SKIPIF1<0 B．氘SKIPIF1<0 C．氚SKIPIF1<0 D．無法判定【答案】C【詳解】帶電粒子射出加速電場(chǎng)時(shí)速度由SKIPIF1<0射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)角為SKIPIF1<0，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，有SKIPIF1<0又洛倫茲力提供向心力SKIPIF1<0得SKIPIF1<0由幾何關(guān)系得SKIPIF1<0氕SKIPIF1<0、氘SKIPIF1<0、氚SKIPIF1<0三種核子，氚SKIPIF1<0比荷最小，故射入磁場(chǎng)的點(diǎn)和射出磁場(chǎng)的點(diǎn)間距最大，C正確。故選C。2．（2022·北京·清華附中模擬預(yù)測(cè)）半導(dǎo)體芯片制造中，常通過離子注入進(jìn)行摻雜來改變材料的導(dǎo)電性能。如圖是離子注入的工作原理示意圖，離子經(jīng)電場(chǎng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，通過速度選擇器的離子經(jīng)過磁分析器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，注入水平面內(nèi)的晶圓（硅片）。速度選擇器中的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E、方向豎直向上。速度選擇器、磁分析器中的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直紙面向外，大小分別為B1、B2。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)根據(jù)需要加合適的電場(chǎng)或者磁場(chǎng)。磁分析器截面的內(nèi)外半徑分別為R1和R2，入口端面豎直，出口端面水平，兩端中心位置M和N處各有一個(gè)小孔；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)下邊緣與晶圓所在水平面平行，當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不加電場(chǎng)及磁場(chǎng)時(shí)，離子恰好豎直注入到晶圓上的O點(diǎn)（即圖中坐標(biāo)原點(diǎn)）。整個(gè)系統(tǒng)置于真空中，不計(jì)離子重力及其進(jìn)入加速電場(chǎng)的初速度。下列說法正確的是（）A．可以利用此系統(tǒng)給晶圓同時(shí)注入帶正電離子和帶負(fù)電的離子B．從磁分析器下端孔N離開的離子，其比荷為SKIPIF1<0C．如果偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)只加沿x軸正方向的磁場(chǎng)，則離子會(huì)注入到x軸正方向的晶圓上D．只增大加速電場(chǎng)的電壓，可使同種離子注入到晶圓更深處【答案】B【詳解】A．由左手定則可知，只有正離子才能通過磁分析器，負(fù)離子不能通過磁分析器，故A錯(cuò)誤；B．離子通過速度選擇器時(shí)，有SKIPIF1<0解得速度SKIPIF1<0離子在磁分析器中，有SKIPIF1<0由幾何關(guān)系得SKIPIF1<0聯(lián)立可得SKIPIF1<0故B正確；C．如果偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)只加沿x軸正方向的磁場(chǎng)，由左手定則可知離子向SKIPIF1<0軸正方向偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；D．只增大加速電場(chǎng)的電壓，則粒子速度不滿足SKIPIF1<0無法做勻速直線運(yùn)動(dòng)通過速度選擇器，所以不一定能到達(dá)圓晶處，故D錯(cuò)誤。故選B。3．（2022·福建龍巖·三模）SKIPIF1<0掃描機(jī)器是醫(yī)院常用的檢測(cè)儀器，圖示是某種SKIPIF1<0機(jī)主要部分的剖面圖。電子束從電子槍射出，進(jìn)入SKIPIF1<0兩極之間的加速電場(chǎng)，加速后進(jìn)入由偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。電子束沿帶箭頭的實(shí)線所示的方向前進(jìn)，最終打到靶上P點(diǎn)，產(chǎn)生的SKIPIF1<0射線（如圖中帶箭頭的虛線所示）照射受檢人員后到達(dá)探測(cè)器。下列說法正確的是（）A．偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外B．靶產(chǎn)生的SKIPIF1<0射線是由于原子的內(nèi)層電子受電子束的激發(fā)而產(chǎn)生的C．若只減小偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，P點(diǎn)一定向左移D．若同時(shí)增大SKIPIF1<0之間的加速電壓和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)大小，P點(diǎn)一定向左移【答案】B【詳解】A．根據(jù)左手定則可知，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里，A錯(cuò)誤；B．靶產(chǎn)生的SKIPIF1<0射線是由于原子的內(nèi)層電子受電子束的激發(fā)而產(chǎn)生的，B正確；C．根據(jù)洛倫茲力提供向心力SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0若只減小偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，電子在磁場(chǎng)中的軌跡半徑增大，SKIPIF1<0點(diǎn)向右移，C錯(cuò)誤；D．電子經(jīng)過加速電場(chǎng)，根據(jù)動(dòng)能定理SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0電子在磁場(chǎng)中的半徑為SKIPIF1<0若同時(shí)增大SKIPIF1<0之間的加速電壓和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)大小，電子在磁場(chǎng)中的軌跡半徑可能增大、減小或者不變，SKIPIF1<0點(diǎn)可能向右移、向左移或者不變，D錯(cuò)誤；故選B。4．（2022·北京密云·一模）如圖為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，電子束由電子槍產(chǎn)生，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直。電子速度大小可通過電子槍的加速電壓來控制，磁感應(yīng)強(qiáng)度可通過勵(lì)磁線圈的電流來調(diào)節(jié)。下列說法正確的是（）A．僅增大電子槍的加速電壓，電子束徑跡的半徑變小B．僅增大電子槍的加速電壓，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大C．僅增大勵(lì)磁線圈的電流，電子束徑跡的半徑變小D．同時(shí)增大電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線圈的電流，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期可能不變【答案】C【詳解】AB．根據(jù)電子所受洛倫茲力的方向結(jié)合右手定則判斷勵(lì)磁線圈中電流方向是順時(shí)針方向，電子在加速電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理有SKIPIF1<0電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0周期為SKIPIF1<0可知增大電子槍加速電壓，電子束的軌道半徑變大，周期不變，故AB錯(cuò)誤；C．同理可得增大勵(lì)磁線圈中的電流，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，則電子束的軌道半徑變小，故C正確；D．同時(shí)增大電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線圈的電流，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，根據(jù)SKIPIF1<0，可知電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變小，故D錯(cuò)誤。故選C。5．（2022·福建省福州第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖，一質(zhì)譜儀由加速電場(chǎng)、靜電分析器、磁分析器構(gòu)成。靜電分析器通道的圓弧中心線半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻向電場(chǎng)，中心線處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E；半圓形磁分析器中分布著方向垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。要讓質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），由靜止開始從M板經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿圓弧中心線通過靜電分析器，再由P點(diǎn)垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上，則（）A．若q<0，則輻向電場(chǎng)的方向與圖示方向相反，且磁分析器中磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外B．電荷量相同的粒子都能打在膠片上的同一點(diǎn)C．加速電場(chǎng)的電壓U需滿足的關(guān)系為U=ERD．粒子打在膠片上的位置Q到P點(diǎn)的距離為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．若q<0，要想使粒子在靜電分析器中做圓周運(yùn)動(dòng)，則輻向電場(chǎng)的方向由圓心指向圓外，則輻向電場(chǎng)的方向與圖示方向相反；根據(jù)左手定則可知，磁分析器中磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，A錯(cuò)誤；C．在加速電場(chǎng)中SKIPIF1<0在靜電分析器中SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0C錯(cuò)誤；BD．離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0則粒子打在膠片上的位置Q到P點(diǎn)的距離為SKIPIF1<0可知荷質(zhì)比相同的粒子能打在膠片上的同一點(diǎn)，B錯(cuò)誤，D正確。故選D。6．（2022·河南·三模）如圖所示，距離為d的兩平行金屬板P、Q放置在左、右兩磁極之間，兩磁極之間的磁場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場(chǎng)且平行于金屬板沿圖示方向噴入板間，不計(jì)等離子體中粒子的重力及粒子間的相互作用，下列說法正確的是（）A．若左側(cè)磁極為N極，則金屬板P帶正電荷，金屬板P、Q間的電壓為SKIPIF1<0B．若左側(cè)磁極為S極，則金屬板Q帶正電荷，金屬板P、Q間的電壓為BdvC．若其他條件保持不變，僅增加平行金屬板的長度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓D．若其他條件保持不變，僅增加等離子體的噴射速度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓【答案】D【詳解】A．等離子體沿垂直于磁場(chǎng)方向噴入金屬板間時(shí)，若左側(cè)磁極為N極，根據(jù)左手定則，可得金屬板Q帶正電荷，等離子體穿過金屬板P、Q時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)U滿足SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；B．同理可判定，若左側(cè)磁極為S極，金屬板P帶正電荷，故B錯(cuò)誤；C．由SKIPIF1<0可知，等離子體穿過金屬板P、Q時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)U與金屬板的長度無關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．同理可知，若其他條件保持不變，僅增加等離子體的噴射速度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓，故D正確。故選D。7．（2022·福建·模擬預(yù)測(cè)）智能手機(jī)中的電子指南針利用了重力傳感器和霍爾元件來確定地磁場(chǎng)的方向。某個(gè)智能手機(jī)中固定著一個(gè)矩形薄片霍爾元件，四個(gè)電極分別為E、F、M、N，薄片厚度為h，在E、F間通入恒定電流I、同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，M、N間的電壓為SKIPIF1<0，已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為正電荷，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示。單位體積內(nèi)正電荷的個(gè)數(shù)為n，若僅某一物理量變化時(shí)，下列圖像可能正確的是（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】設(shè)左右兩個(gè)表面相距為d，穩(wěn)定后正電荷所受的電場(chǎng)力等于洛侖茲力，即SKIPIF1<0而SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。8．（2022·河北·衡水市第二中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）2022年4月7日《科學(xué)》雜志的封面文章爆出了一條引發(fā)物理學(xué)界震動(dòng)的大新聞，科學(xué)家們對(duì)W玻色子的質(zhì)量進(jìn)行了高精度測(cè)量。這種基本粒子間是弱相互作用，在自然界不能穩(wěn)定存在或不單獨(dú)存在。物理學(xué)家們只能利用高能粒子加速器中的粒子與靶物質(zhì)相互碰撞，才能讓他們出現(xiàn)在觀察視野進(jìn)而進(jìn)行研究，由于W玻色子被打出后會(huì)迅速發(fā)生β衰變，產(chǎn)生電子、繆子或者反中微子等?？茖W(xué)家們能對(duì)產(chǎn)生的粒子動(dòng)量分布研究推出W玻色子的質(zhì)量，則下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）A．W玻色子發(fā)生β衰變的半衰期與外界的溫度和壓強(qiáng)無關(guān)B．SKIPIF1<0可衰變?yōu)镾KIPIF1<0，它發(fā)生的衰變與W玻色子衰變相同C．自然界中存在萬有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用力四種基本作用D．如果高能粒子加速器是回旋加速器，所加高頻電壓越大，其獲得的速度大小越大【答案】D【詳解】A．半衰期只與核子本身有關(guān)，與外界條件無關(guān)，故A正確；B．SKIPIF1<0可衰變?yōu)镾KIPIF1<0也是SKIPIF1<0衰變，故B正確；C．自然界中存在四種基本作用：萬有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用力，故C正確；D．回旋加速器的最大動(dòng)能為SKIPIF1<0與高頻電壓大小無關(guān)，故D錯(cuò)誤。本題選擇錯(cuò)誤的，故選D。二、多選題9．（2022·遼寧丹東·二模）如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy的第一象限內(nèi)有一虛線，虛線與x軸正方向間夾角θ=30°。虛線上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.75×10-3T。虛線下方到第四象限內(nèi)有與虛線平行、電場(chǎng)強(qiáng)度E=20N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一比荷SKIPIF1<0的帶電粒子從y軸正半軸上的P點(diǎn)以速度SKIPIF1<0沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，從虛線上的M點(diǎn)（M點(diǎn)圖中未畫出）垂直虛線方向進(jìn)入電場(chǎng)（不計(jì)重力），則（）A．該帶電粒子一定帶正電B．OM之間的距離為2mC．粒子第一次穿過虛線后與x軸間的最小距離約為0.98mD．粒子第一次穿過虛線后能擊中x軸【答案】BC【詳解】A．該粒子所受洛倫茲力向下，根據(jù)左手定則，該帶電粒子一定帶電，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)牛頓第二定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0OM之間的距離為2m，B正確；CD．豎直方向的分速度為SKIPIF1<0豎直方向的加速度為SKIPIF1<0豎直方向的位移為SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0M點(diǎn)到x軸的距離為SKIPIF1<0粒子第一次穿過虛線后與x軸間的最小距離約為SKIPIF1<0C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。10．（2022·云南昆明·一模）如圖甲所示的平行金屬極板MN之間存在交替出現(xiàn)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，取垂直紙面向外為磁場(chǎng)正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0周期性變化的規(guī)律如圖乙所示，取垂直極板向上為電場(chǎng)正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0周期性變化的規(guī)律如圖丙所示。SKIPIF1<0時(shí)，一不計(jì)重力、帶正電的粒子從極板左端以速度SKIPIF1<0沿板間中線平行極板射入板間，最終平行于極板中線射出，已知粒子在SKIPIF1<0時(shí)速度為零，且整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終未與兩極板接觸，則下列說法正確的是（）A．粒子可能在SKIPIF1<0時(shí)刻射出極板 B．極板間距不小于SKIPIF1<0C．極板長度為SKIPIF1<0（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0） D．SKIPIF1<0【答案】BD【詳解】根據(jù)題意可知，在SKIPIF1<0內(nèi)，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)了SKIPIF1<0周，在SKIPIF1<0內(nèi)，粒子在電場(chǎng)中向下做減速運(yùn)動(dòng)到速度為零，在SKIPIF1<0內(nèi)，粒子在電場(chǎng)中向上做加速運(yùn)動(dòng)到速度為SKIPIF1<0，在SKIPIF1<0內(nèi)，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)了SKIPIF1<0周，粒子回到極板中線，速度平行于極板中線，接下來粒子周期性地重復(fù)以上運(yùn)動(dòng)，粒子在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的軌跡如圖所示A．粒子一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期為SKIPIF1<0故粒子射出極板的時(shí)刻可能為SKIPIF1<0（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0）A錯(cuò)誤；B．粒子在磁場(chǎng)中，設(shè)粒子的軌跡半徑為SKIPIF1<0，則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0粒子在電場(chǎng)向下減速的位移為SKIPIF1<0故極板間距應(yīng)滿足SKIPIF1<0B正確；C．極板長度可能為SKIPIF1<0（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0）C錯(cuò)誤；D．粒子在磁場(chǎng)中，有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0粒子在電場(chǎng)中，有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0D正確；故選BD。11．（2022·甘肅·二模）如圖所示，a、b是一對(duì)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(chǎng)（場(chǎng)強(qiáng)大小為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(chǎng)，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處射入一束離子（不計(jì)重力），這些離子都沿直線運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，從孔射出后分成三束，則下列判斷正確的是（）A．這三束離子帶電可正可負(fù)B．這三束離子的比荷一定不相同C．a(chǎn)、b兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)方向一定由a板指向b板D．若這三束離子的比荷變化而其他條件不變，則仍能從d孔射出【答案】BCD【詳解】A．粒子出電場(chǎng)和磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)后均向上偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知三束離子均帶正電，故A錯(cuò)誤；B．三束離子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況相同，即沿水平方向直線通過故有SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0三束正離子的速度一定相同，在磁場(chǎng)中SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0由于三束正離子的在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不同，故比荷一定不相同，故B正確；C．由于在復(fù)合場(chǎng)中洛倫茲力豎直向上，則電場(chǎng)力一定豎直向下，故勻強(qiáng)電場(chǎng)方向一定豎直向下，即由a指向b，故C正確；D．由B選項(xiàng)分析可知若這三束離子的比荷變化而其他條件不變，則仍能從d孔射出，故D正確。故選BCD。12．（2022·湖南師大附中一模）2020年爆發(fā)了新冠肺炎疫情，新冠病毒傳播能力非常強(qiáng)，在醫(yī)院中需要用到呼吸機(jī)和血流計(jì)檢測(cè)患者身體情況。血流計(jì)原理可以簡化為如圖所示模型，血液內(nèi)含有少量正、負(fù)離子，從直徑為d的血管右側(cè)流入，左側(cè)流出。流量值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、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，M、N兩點(diǎn)之間可以用電極測(cè)出電壓U。下列說法正確的是（）A．負(fù)離子所受洛倫茲力方向由M指向NB．血液中正離子多時(shí)，M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì)C．血液中負(fù)離子多時(shí)，M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)D．血液流量SKIPIF1<0【答案】CD【詳解】ABC．根據(jù)左手定則可知，正離子受到豎直向下的洛倫茲力，負(fù)離子受到豎直向上的洛倫茲力，則正離子聚集在N點(diǎn)一側(cè)，負(fù)電荷聚集在M點(diǎn)一側(cè)，則M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)，故AB錯(cuò)誤，C正確；D．正負(fù)離子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，有SKIPIF1<0可得流速SKIPIF1<0則流量為SKIPIF1<0故D正確。故選CD。三、解答題13．（2022·北京·高考真題）指南針是利用地磁場(chǎng)指示方向的裝置，它的廣泛使用促進(jìn)了人們對(duì)地磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)代科技可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地磁場(chǎng)的精確測(cè)量。（1）如圖1所示，兩同學(xué)把一根長約10m的電線兩端用其他導(dǎo)線連接一個(gè)電壓表，迅速搖動(dòng)這根電線。若電線中間位置的速度約10m/s，電壓表的最大示數(shù)約2mV。粗略估算該處地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B地；（2）如圖2所示，一矩形金屬薄片，其長為a，寬為b，厚為c。大小為I的恒定電流從電極P流入、從電極Q流出，當(dāng)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，M、N兩電極間產(chǎn)生的電壓為U。已知薄片單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e。求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；（3）假定（2）中的裝置足夠靈敏，可用來測(cè)量北京地區(qū)地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，請(qǐng)說明測(cè)量的思路?！敬鸢浮浚?）數(shù)量級(jí)為10－5T；（2）SKIPIF1<0；（3）見解析【詳解】（1）由E=BLv可估算得該處地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B地的大小的數(shù)量級(jí)為10－5T。（2）設(shè)導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的速率為v，t時(shí)間內(nèi)通過橫截面的電量為q，有SKIPIF1<0導(dǎo)電電子定向移動(dòng)過程中，在SKIPIF1<0方向受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，有SKIPIF1<0得SKIPIF1<0（3）如答圖3建立三維直角坐標(biāo)系Oxyz設(shè)地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度在三個(gè)方向的分量為Bx、By、Bz。把金屬薄片置于xOy平面內(nèi)，M、N兩極間產(chǎn)生電壓Uz僅取決于Bz。由（2）得SKIPIF1<0由Uz的正負(fù)（M、N兩極電勢(shì)的高低）和電流I的方向可以確定Bz的方向。同理，把金屬薄片置于xOz平面內(nèi)，可得By的大小和方向；把金屬薄片置于yOz平面內(nèi)，可得Bx的大小和方向，則地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0根據(jù)Bx、By、Bz的大小和方向可確定此處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。14．（2022·浙江·高考真題）如圖為研究光電效應(yīng)的裝置示意圖，該裝置可用于分析光子的信息。在xOy平面（紙面）內(nèi)，垂直紙面的金屬薄板M、N與y軸平行放置，板N中間有一小孔O。有一由x軸、y軸和以O(shè)為圓心、圓心角為90°的半徑不同的兩條圓弧所圍的區(qū)域Ⅰ，整個(gè)區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在大小可調(diào)、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B1、磁感線與圓弧平行且逆時(shí)針方向的磁場(chǎng)。區(qū)域Ⅰ右側(cè)還有一左邊界與y軸平行且相距為l、下邊界與x軸重合的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，其寬度為a，長度足夠長，其中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)。光電子從板M逸出后經(jīng)極板間電壓U加速（板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)），調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場(chǎng)強(qiáng)度和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度，使電子恰好打在坐標(biāo)為（a+2l，0）的點(diǎn)上，被置于該處的探測(cè)器接收。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e，板M的逸出功為W0，普朗克常量為h。忽略電子的重力及電子間的作用力。當(dāng)頻率為ν的光照射板M時(shí)有光電子逸出，（1）求逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm，并求光電子從O點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅰ時(shí)的速度v0的大小范圍；（2）若區(qū)域Ⅰ的電場(chǎng)強(qiáng)度大小SKIPIF1<0，區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小SKIPIF1<0，求被探測(cè)到的電子剛從板M逸出時(shí)速度vM的大小及與x軸的夾角SKIPIF1<0；（3）為了使從O點(diǎn)以各種大小和方向的速度射向區(qū)域Ⅰ的電子都能被探測(cè)到，需要調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場(chǎng)強(qiáng)度E和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2，求E的最大值和B2的最大值?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0；SKIPIF1<0【詳解】（1）光電效應(yīng)方程，逸出光電子的最大初動(dòng)能SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0（2）速度選擇器SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0如圖所示，幾何關(guān)系SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0（3）由上述表達(dá)式可得SKIPIF1<0由SKIPIF1<0而v0sinθ等于光電子在板逸出時(shí)沿y軸的分速度，則有SKIPIF1<0即SKIPIF1<0聯(lián)立可得B2的最大值SKIPIF1<015．（2022·四川巴中·模擬預(yù)測(cè)）云室是顯示能導(dǎo)致電離的粒子運(yùn)動(dòng)徑跡的裝置，其原理是離子經(jīng)過飽和蒸汽時(shí)發(fā)生氣體分子聚集成為霧滴從而顯現(xiàn)出粒子運(yùn)動(dòng)的徑跡。如圖甲所示是研究粒子運(yùn)動(dòng)徑跡特殊裝置的云室，其結(jié)構(gòu)是在水平面以xoy平面直角坐標(biāo)系中，有相互平行的極板A、極板B垂直于y軸，且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長度和極板間距均為d，第一、第四象限有足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xoy平面向里，位于極板左側(cè)的粒子源能源源不斷的沿x軸向右發(fā)射速度相同，重力不計(jì)的SKIPIF1<0粒子（質(zhì)量為4m，電荷量為正2e），在0到3t0的時(shí)間內(nèi)，兩板間加上如圖乙所示的電壓（不考慮邊緣效應(yīng)的影響），已知t=0時(shí)刻進(jìn)人兩板間的帶電粒子其徑跡顯示恰在t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射入磁場(chǎng)，上述m、e、d、t0、B皆為已知量，（不考慮粒子間的相互影響及返回極板的情況）（1）求電壓U0的大?。?）求SKIPIF1<0時(shí)進(jìn)入兩極板間的SKIPIF1<0粒子在磁場(chǎng)中顯示的運(yùn)動(dòng)半徑R（3）SKIPIF1<0粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短時(shí)，求SKIPIF1<0粒子進(jìn)入兩板間的時(shí)刻t及粒子在磁場(chǎng)中的最短運(yùn)動(dòng)時(shí)間?t【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0，SKIPIF1<0【詳解】（1）SKIPIF1<0時(shí)刻進(jìn)入SKIPIF1<0時(shí)刻剛好從極板邊緣射出,則有SKIPIF1<0,SKIPIF1<0電場(chǎng)強(qiáng)度SKIPIF1<0由牛頓第二定律得SKIPIF1<0偏移量SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0（2）在SKIPIF1<0時(shí)刻進(jìn)入兩極板間的帶電粒子，前SKIPIF1<0時(shí)間在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，后SKIPIF1<0時(shí)間兩極板間沒有電場(chǎng)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。粒子沿x軸方向的分速度大小為SKIPIF1<0沿y方向分速度大小為SKIPIF1<0粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為SKIPIF1<0分在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑設(shè)為R，則SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（3）由分析知在SKIPIF1<0進(jìn)入兩極板的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短。粒子在離開電場(chǎng)時(shí)SKIPIF1<0設(shè)粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0分析可知SKIPIF1<0粒子軌跡圓心角為SKIPIF1<0則時(shí)間最短為SKIPIF1<0粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<016．（2022·青海·模擬預(yù)測(cè)）在如圖甲所示的平面直角坐標(biāo)系xOy（其中Ox水平，Oy豎直）內(nèi)，矩形區(qū)域OMNP充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（邊界處有磁場(chǎng)），，其中SKIPIF1<0=SKIPIF1<0d，SKIPIF1<0，P點(diǎn)處放置一垂直于x軸的熒光屏，現(xiàn)將質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從OM邊的中點(diǎn)A處以某一速度垂直于磁場(chǎng)且沿與y軸負(fù)方向夾角為45°的方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力。（1）求粒子恰好能打在熒光屏上與A等高的點(diǎn)的速度大小；（2）求粒子能從OM邊射出磁場(chǎng)的最大速度及其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。（3）若規(guī)定垂直紙面向外的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?，磁感?yīng)強(qiáng)度B的變化規(guī)律如圖乙所示（圖中B0已知），調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的周期，滿足SKIPIF1<0，讓上述粒子在t=0時(shí)刻從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿與x軸正方向成60°角的方向以一定的初速度射入磁場(chǎng)，若粒子恰好垂直打在屏上，求粒子的可能初速度大小及打在光屏上的位置?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0，SKIPIF1<0（3）SKIPIF1<0(n=0,1,2,3…)，SKIPIF1<0【詳解】（1）要使粒子恰好能打在熒光屏上與A等高的點(diǎn)，則粒子速度方向偏轉(zhuǎn)了90°，軌跡如圖所示由幾何關(guān)系可得SKIPIF1<0由洛倫茲力作為向心力可得SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0（2）當(dāng)粒子的軌跡恰好與MN相切時(shí)，對(duì)應(yīng)的速度最大，如圖所示由幾何關(guān)系可得SKIPIF1<0由洛倫茲力作為向心力可得SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0可知軌跡對(duì)應(yīng)圓心角為270°，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為SKIPIF1<0故對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為SKIPIF1<0（3）由題意可知，磁場(chǎng)的周期滿足SKIPIF1<0可知每經(jīng)過SKIPIF1<0，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角均為60°，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示粒子打在熒光屏上的Q點(diǎn)，由幾何關(guān)系可得SKIPIF1<0則SKIPIF1<0設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R3，每次偏轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的圓心角均為60°，粒子恰好垂直打在屏上，由幾何關(guān)系可得SKIPIF1<0(n=0,1,2,3…)由洛倫茲力作為向心力可得SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0(n=0,1,2,3…)17．（2022·浙江·模擬預(yù)測(cè)）東方超環(huán)，俗稱“人造小太陽”，是