（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場(chǎng) 專題突破九 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)例講義（含解析）.docx

《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場(chǎng) 專題突破九 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)例講義（含解析）.docx》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場(chǎng) 專題突破九 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)例講義（含解析）.docx（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專題突破九帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)例一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1疊加場(chǎng)與組合場(chǎng)(1)疊加場(chǎng)：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)共存，或其中某兩場(chǎng)共存(2)組合場(chǎng)：電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，或在同一區(qū)域，電場(chǎng)、磁場(chǎng)分時(shí)間段或分區(qū)域交替出現(xiàn)2運(yùn)動(dòng)分類(1)靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)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(dòng)(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)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(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(3)較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)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(dòng)，這時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線(4)分階段運(yùn)動(dòng)帶電粒子可能依次通過幾個(gè)情況不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)過程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成二、電場(chǎng)與磁場(chǎng)的組合應(yīng)用實(shí)例裝置原理圖規(guī)律質(zhì)譜儀帶電粒子由靜止被加速電場(chǎng)加速qUmv2，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvBm，則比荷回旋加速器交變電流的周期和帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，帶電粒子在做圓周運(yùn)動(dòng)過程中每次經(jīng)過D形盒縫隙都會(huì)被加速由qvBm得最大動(dòng)能Ekm三、電場(chǎng)與磁場(chǎng)的疊加應(yīng)用實(shí)例裝置原理圖規(guī)律速度選擇器若qv0BEq，即v0，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)電磁流量計(jì)qqvB，所以v，所以流量QvS()2霍爾元件當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差磁流體發(fā)電機(jī)等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電荷，兩極板間電壓為U時(shí)穩(wěn)定，qv0B，Uv0Bd命題點(diǎn)一質(zhì)譜儀的工作原理與應(yīng)用1作用測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素2原理(如圖1所示)圖1(1)加速電場(chǎng)：qUmv2；(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：qvB，l2r；聯(lián)立可得r，m，.例1(2017江蘇單科15改編)一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖2所示大量的帶電荷量為q、質(zhì)量為2m的離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為0，經(jīng)加速后，通過寬為L(zhǎng)的狹縫MN沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上圖中虛線為經(jīng)過狹縫左、右邊界M、N時(shí)離子的運(yùn)動(dòng)軌跡不考慮離子間的相互作用圖2(1)求離子打在底片上的位置到N點(diǎn)的最小距離x；(2)在圖中用斜線標(biāo)出磁場(chǎng)中離子經(jīng)過的區(qū)域，并求該區(qū)域最窄處的寬度d.答案(1)L(2)見解析圖解析(1)設(shè)離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為r1，在電場(chǎng)中加速時(shí)，有qU02mv2在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中由牛頓第二定律得qvB2m解得r1根據(jù)幾何關(guān)系得，離子打在底片上的位置到N點(diǎn)的最小距離x2r1L，解得xL.(2)如圖，最窄處位于過兩虛線交點(diǎn)的垂線上最窄處寬度dr1解得d命題點(diǎn)二回旋加速器工作原理與應(yīng)用1構(gòu)造：如圖3所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，D形盒的縫隙處接交流電源圖32原理：交流電周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，使粒子每經(jīng)過一次D形盒縫隙，粒子被加速一次3最大動(dòng)能：由qvmB、Ekmmv得Ekm，粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒半徑R決定，與加速電壓無關(guān)4運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，被電場(chǎng)加速兩次，每次增加動(dòng)能qU，加速次數(shù)n，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間tT.例2(多選)(2018南通市等六市一調(diào))回旋加速器的工作原理如圖4所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子在狹縫間加速的時(shí)間忽略不計(jì)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與盒面垂直粒子源A產(chǎn)生的粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，U為加速電壓，則()圖4A交變電壓的周期等于粒子在磁場(chǎng)中回旋周期的一半B加速電壓U越大，粒子獲得的最大動(dòng)能越大CD形盒半徑R越大，粒子獲得的最大動(dòng)能越大D磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，粒子獲得的最大動(dòng)能越大答案CD解析為了保證粒子每次經(jīng)過電場(chǎng)時(shí)都被加速，必須滿足交變電壓的周期和粒子在磁場(chǎng)中回旋周期相等，故A錯(cuò)誤；根據(jù)洛倫茲力提供向心力qvB，解得v，動(dòng)能為：Ekmv2，可知，帶電粒子的動(dòng)能與加速度電壓無關(guān)，D形盒半徑R越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，粒子獲得的最大動(dòng)能越大，B錯(cuò)誤，C、D正確命題點(diǎn)三疊加場(chǎng)實(shí)例分析共同特點(diǎn)：若不計(jì)重力，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，qvBqE.1速度選擇器圖5(1)平行板間電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直(如圖5)(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qvBqE，即v.(3)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(4)速度選擇器具有單向性2磁流體發(fā)電機(jī)(1)原理：等離子體噴入磁場(chǎng)，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(shì)差，它可以把離子的動(dòng)能通過磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電能(如圖6)圖6(2)電源正、負(fù)極判斷：根據(jù)左手定則可判斷出圖中的B板是發(fā)電機(jī)的正極(3)電源電動(dòng)勢(shì)U：設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，兩極板間的距離為l，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體的電阻率為，噴入氣體的速度為v，板外電阻為R.當(dāng)正、負(fù)離子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，兩極板間達(dá)到的最大電勢(shì)差為U(即電源電動(dòng)勢(shì))，則qqvB，即UBlv.(4)電源內(nèi)阻：r.(5)回路電流：I.3電磁流量計(jì)(1)流量(Q)的定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間流過導(dǎo)管某一截面的導(dǎo)電液體的體積(2)公式：QSv；S為導(dǎo)管的截面積，v是導(dǎo)電液體的流速(3)導(dǎo)電液體的流速(v)的計(jì)算圖7如圖7所示，一圓柱形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向右流動(dòng)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)，使a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差，當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差(U)達(dá)到最大，由qqvB，可得v.(4)流量的表達(dá)式：QSv.(5)電勢(shì)高低的判斷：根據(jù)左手定則可得ab.4霍爾效應(yīng)的原理和分析(1)定義：如圖8，高為h、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，當(dāng)電流通過導(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(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為霍爾電壓圖8(2)電勢(shì)高低的判斷：導(dǎo)體中的電流I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(shì)高；若自由電荷為正電荷，則上表面A的電勢(shì)高(3)霍爾電壓的計(jì)算：導(dǎo)體中的自由電荷(電荷量為q)在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，A、A間出現(xiàn)電勢(shì)差，當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí)，A、A間的電勢(shì)差(U)就保持穩(wěn)定，由qvBq，InqvS，Shd；聯(lián)立得Uk，k稱為霍爾系數(shù)模型1速度選擇器例3(2018泰州中學(xué)月考)在如圖9所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直一帶電粒子(重力不計(jì))從左端以速度v沿虛線射入后做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒子()圖9A一定帶正電B速度大小vC若速度大小v，粒子一定不能從板間射出D若此粒子從右端沿虛線方向進(jìn)入，仍做直線運(yùn)動(dòng)答案B解析粒子帶正電和負(fù)電均可，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于粒子做直線運(yùn)動(dòng)，故粒子所受洛倫茲力等于電場(chǎng)力，即qvBqE，解得速度大小v，選項(xiàng)B正確；若速度大小v，粒子仍可能從板間射出，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(chǎng)力和洛倫茲力方向相同，不能做直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤模型2磁流體發(fā)電機(jī)例4(2018南通市等七市三模)磁流體發(fā)電機(jī)原理如圖10所示，等離子體高速噴射到加有強(qiáng)磁場(chǎng)的管道內(nèi)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別向A、B兩金屬板偏轉(zhuǎn)，形成直流電源對(duì)外供電則()圖10A僅減小A、B兩金屬板間的距離，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)將增大B僅增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)將減小C僅增加負(fù)載的阻值，發(fā)電機(jī)的輸出功率將增大D僅增大等離子體的噴射速度，發(fā)電機(jī)的總功率將增大答案D模型3電磁流量計(jì)例5(多選)(2018南京師大附中5月模擬)為了測(cè)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11所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積)，下列說法正確的是()圖11A若污水中正離子較多，則前表面電勢(shì)比后表面電勢(shì)低B若污水中負(fù)離子較多，則前表面電勢(shì)比后表面電勢(shì)低C污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)答案ABD解析正、負(fù)離子從左向右移動(dòng)，根據(jù)左手定則，正離子所受的洛倫茲力方向指向后表面，負(fù)離子所受的洛倫茲力方向指向前表面，所以總有后表面電極的電勢(shì)比前表面電極電勢(shì)高，A、B正確；最終穩(wěn)定時(shí)，離子受洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡，即qvBq，解得UBbv，故電壓表的示數(shù)U與v成正比，與濃度無關(guān)，C錯(cuò)誤；污水的流量QvSvbcbc，與電壓表的示數(shù)U成正比，與a、b無關(guān)，D正確模型4霍爾效應(yīng)例6(多選)(2018常州市一模)在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，做成了一個(gè)霍爾元件在E、F間通入恒定電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，M、N兩電極間的電壓為UH.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12所示，下列說法正確的有()圖12AN極電勢(shì)高于M極電勢(shì)B磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，M、N兩電極間電勢(shì)差越大C將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，UH不變D將磁場(chǎng)和電流分別反向，N極電勢(shì)低于M極電勢(shì)答案AB解析根據(jù)左手定則，正電荷受力的方向指向N極，向N極偏轉(zhuǎn)，則N極電勢(shì)高，故A正確；設(shè)左右兩個(gè)表面相距為d，正電荷所受的電場(chǎng)力等于洛倫茲力，即qvB設(shè)單位體積內(nèi)正電荷的個(gè)數(shù)為n，此薄片的截面積為S，厚度為L(zhǎng)，則InqSv，SdL，由得：UH令k，則UHk所以若保持電流I恒定，則M、N兩電極間的電勢(shì)差與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，故B正確；將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，則正電荷不會(huì)受到洛倫茲力，因此不存在電勢(shì)差，故C錯(cuò)誤；若磁場(chǎng)和電流分別反向，根據(jù)左手定則，則N極電勢(shì)仍高于M極電勢(shì)，故D錯(cuò)誤.1.(多選)如圖13是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖，帶電粒子a、b從容器中的A點(diǎn)飄出(在A點(diǎn)初速度為零)，經(jīng)電壓U加速后，從x軸坐標(biāo)原點(diǎn)處進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后都打在感光板S上，坐標(biāo)分別為x1、x2，圖中半圓形虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則()圖13Ab進(jìn)入磁場(chǎng)的速度一定大于a進(jìn)入磁場(chǎng)的速度Ba的比荷一定大于b的比荷C若a、b電荷量相等，則它們的質(zhì)量之比mambxxD若a、b質(zhì)量相等，則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比tatbx1x2答案BC2(多選)(2018揚(yáng)州中學(xué)下學(xué)期開學(xué)考)如圖14所示，兩平行金屬板水平放置，開始開關(guān)S閉合使平行板電容器帶電板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子恰能以水平向右的速度沿直線通過兩板在以下方法中，能使帶電粒子仍沿水平直線通過兩板的是()圖14A將兩板的距離增大一倍，同時(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍B將兩板的距離減小一半，同時(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍C將開關(guān)S斷開，兩板間的正對(duì)面積減小一半，同時(shí)將板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小一半D將開關(guān)S斷開，兩板間的正對(duì)面積減小一半，同時(shí)將板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍答案BD3(多選)如圖15是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，原料在燃燒室中全部電離為電子與正離子，即高溫等離子體，等離子體以速度v進(jìn)入矩形發(fā)電通道，發(fā)電通道里有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.等離子體進(jìn)入發(fā)電通道后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，落到相距為d的兩個(gè)金屬極板上，在兩極板間形成電勢(shì)差，等離子體的電阻不可忽略下列說法正確的是()圖15A上極板為發(fā)電機(jī)正極B外電路閉合時(shí)，電阻R兩端的電壓為BdvC帶電粒子克服電場(chǎng)力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能D外電路斷開時(shí)，等離子受到的洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡答案ACD解析根據(jù)左手定則可知，正離子向上偏，電子向下偏，則上極板是發(fā)電機(jī)的正極，下極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)極，故A正確；根據(jù)電子或正離子所受洛倫茲力等于電場(chǎng)力qvBq得，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小為EBdv，因等離子體的電阻不可忽略，因此電阻R兩端的電壓會(huì)小于產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，故B錯(cuò)誤；依據(jù)功能關(guān)系可知，電子與正離子克服電場(chǎng)力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；等離子體中有正離子和電子，在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極偏轉(zhuǎn)，于是在兩極之間產(chǎn)生電勢(shì)差，兩極間存在電場(chǎng)力，當(dāng)外電路斷開時(shí)，等離子體受到的洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，從而不會(huì)偏移，故D正確4.(多選)(2017泰州中學(xué)等綜合評(píng)估)為了測(cè)量化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在排污管末端安裝了流量計(jì)(流量Q為單位時(shí)間內(nèi)流過某截面流體的體積)如圖16所示，長(zhǎng)方體絕緣管道的長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左、右兩端開口，所在空間有垂直于前后表面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在上、下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N，污水從左向右勻速流動(dòng)，測(cè)得M、N間電壓為U，污水流過管道時(shí)受到的阻力大小fkLv2，k是比例系數(shù)，L為污水沿流速方向的長(zhǎng)度，v為污水的流速則()圖16A污水的流量QB金屬板M的電勢(shì)不一定高于金屬板N的電勢(shì)C電壓U與污水中離子濃度無關(guān)D左、右兩側(cè)管口的壓強(qiáng)差p答案CD解析根據(jù)離子所受洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡，有：qvBq，解得v，則有污水的流量QvSvbcbc，故A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，正離子向金屬板M偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向金屬板N偏轉(zhuǎn)，知金屬板M的電勢(shì)一定高于金屬板N的電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；最終離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下平衡，有：qvBq，解得：UvBc，與污水中離子濃度無關(guān)，故C正確；根據(jù)平衡條件有：pbcfkLv2kav2，而v，解得左右兩側(cè)管口壓強(qiáng)差p，故D正確5(多選)(2018揚(yáng)州市一模)如圖17所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件樣品置于磁場(chǎng)中，表面與磁場(chǎng)方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個(gè)接線端當(dāng)開關(guān)S1、S2閉合后，三個(gè)電表都有明顯示數(shù)，下列說法正確的是()圖17A通過霍爾元件的磁場(chǎng)方向向下B接線端2的電勢(shì)低于接線端4的電勢(shì)C僅將電源E1、E2反向接入電路，電壓表的示數(shù)不變D若適當(dāng)減小R1、增大R2，則電壓表示數(shù)一定增大答案ABC解析根據(jù)安培定則可知，通過霍爾元件的磁場(chǎng)方向向下，故A正確；通過霍爾元件的電流由接線端1流向接線端3，電子移動(dòng)方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線端2，所以接線端2的電勢(shì)低于接線端4的電勢(shì)，故B正確；當(dāng)僅將電源E1、E2反向接入電路后，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，即2、4兩接線端的電勢(shì)差不發(fā)生改變，即電壓表的示數(shù)不變，故C正確；適當(dāng)減小R1，電磁鐵中的電流增大，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，而當(dāng)增大R2，霍爾元件中的電流減小，所以霍爾電壓如何變化不確定，即電壓表示數(shù)變化不確定，故D錯(cuò)誤1.(多選)(2017南京市、鹽城市一模)如圖1所示，虛線所圍的區(qū)域內(nèi)存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)從左方水平射入的電子，穿過該區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn)則下列分析中可能正確的是()圖1AE豎直向上，B垂直紙面向外，電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)通過區(qū)域BE豎直向上，B垂直紙面向里，電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)通過區(qū)域CE和B都是沿水平方向，電子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)通過區(qū)域DE和B都是沿水平方向，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)通過區(qū)域答案ACD解析若E豎直向上，B垂直于紙面向外，則電子所受電場(chǎng)力方向豎直向下，而所受洛倫茲力由左手定則可得方向豎直向上，所以當(dāng)兩力大小相等時(shí)，電子穿過此區(qū)域不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確，B錯(cuò)誤；若E和B都沿水平方向，則電子所受電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向在一條直線上，而由于電子運(yùn)動(dòng)方向與B方向在一條直線上，所以電子不受洛倫茲力，因此穿過此區(qū)域不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如果電場(chǎng)方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相同，則電子所受電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則電子可能勻減速通過該區(qū)域，故C正確；若電場(chǎng)方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反，則電子所受電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，則電子勻加速通過該區(qū)域，故D正確2.(多選)(2018田家炳中學(xué)模擬)如圖2所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P(只有在正交電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的粒子才能通過P狹縫)和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，根據(jù)圖示粒子的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的有()圖2A圖示軌跡運(yùn)動(dòng)的粒子一定是同種粒子B圖示軌跡運(yùn)動(dòng)的粒子一定是帶正電的粒子C圖示B0磁場(chǎng)中圓軌道上運(yùn)動(dòng)的粒子速度大小一定相等D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BC3.(多選)如圖3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處射入一束正離子(不計(jì)重力)，這些正離子都沿直線運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，從d孔射出后分成三束，則下列判斷正確的是()圖3A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Ca、b兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)方向一定由a指向bD若這三束離子改為帶負(fù)電而其他條件不變，則仍能從d孔射出答案BCD解析因?yàn)槿x子在兩極板間都是沿直線運(yùn)動(dòng)的，故三束正離子所受電場(chǎng)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(chǎng)方向一定由a指向b，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；在右側(cè)磁場(chǎng)中三束正離子運(yùn)動(dòng)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，三束離子所受電場(chǎng)力仍等于洛倫茲力，故在兩板間仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)，仍能從d孔射出，D項(xiàng)正確4(多選)(2017如皋市第二次質(zhì)檢)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖4所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是()圖4A減小狹縫間的距離B增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C增大D形金屬盒的半徑D增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓答案BC解析由洛倫茲力提供向心力得qvBm，解得v，則粒子的動(dòng)能Ekmv2，知最大動(dòng)能與加速電壓無關(guān)，與狹縫間的距離無關(guān)，與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和D形盒的半徑有關(guān)，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑，可以增加粒子的最大動(dòng)能，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤5(2018海安中學(xué)月考)如圖5所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)設(shè)兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.欲使電子沿直線從電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是()圖5A適當(dāng)減小加速電壓UB適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度EC適當(dāng)增大加速電場(chǎng)極板之間的距離D適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B答案B解析根據(jù)左手定則可知電子所受的洛倫茲力的方向豎直向下，而電子所受電場(chǎng)力豎直向上，故電子向上極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場(chǎng)力大于洛倫茲力，所以要使電子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要么減小電場(chǎng)力，要么增大洛倫茲力在加速電場(chǎng)中，根據(jù)動(dòng)能定理eUmv2，可得v，適當(dāng)減小加速電壓U，可以減小電子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度v，從而減小洛倫茲力，故A錯(cuò)誤適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度E，可以減小電場(chǎng)力，故B正確適當(dāng)增大加速電場(chǎng)極板之間的距離，由于兩極板間的電壓沒有變化，所以電子進(jìn)入磁場(chǎng)的速率沒有變化，因此沒有改變電場(chǎng)力和洛倫茲力的大小，故C錯(cuò)誤適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B，可以減小洛倫茲力，故D錯(cuò)誤6(多選)如圖6為一利用海流發(fā)電的原理圖，用絕緣材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個(gè)內(nèi)表面裝有兩塊電阻不計(jì)的金屬板M、N，板長(zhǎng)為a，寬為b，板間的距離為d，將管道沿海流方向固定在海水中，在管道中加一個(gè)與前后表面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，將電阻為R的航標(biāo)燈與兩金屬板連接(圖中未畫出)，海流方向如圖，海流速率為v，下列說法正確的是()圖6AM板電勢(shì)高于N板的電勢(shì)B發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為BdvC發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為BavD管道內(nèi)海水受到的安培力方向向左答案ABD解析海水中的正離子受到的洛倫茲力向上，所以正離子向上偏轉(zhuǎn)，即M板帶正電；負(fù)離子受到的洛倫茲力向下，所以負(fù)離子向下偏轉(zhuǎn)，即N板帶負(fù)電，所以M板的電勢(shì)高于N板的電勢(shì)，故A正確；MN兩極板間形成電場(chǎng)，當(dāng)離子所受的洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡時(shí)，兩板間的電壓穩(wěn)定，可得qBqv，解得UBdv，兩極板間的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為Bdv，故B正確，C錯(cuò)誤；管道內(nèi)海水電流方向向上，根據(jù)左手定則可知，海水所受安培力方向向左，故D正確7.(2018鹽城中學(xué)月考)導(dǎo)體導(dǎo)電是導(dǎo)體中的自由電荷定向移動(dòng)的結(jié)果，這些可以移動(dòng)的電荷又叫載流子，例如金屬導(dǎo)體中的載流子就是自由電子現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料可以分成兩大類，一類是N型半導(dǎo)體，它的載流子為電子；另一類為P型半導(dǎo)體，它的載流子是“空穴”，相當(dāng)于帶正電的粒子如果把某種材料制成的長(zhǎng)方體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖7所示，且與前后側(cè)面垂直長(zhǎng)方體中通過水平向右的電流，測(cè)得長(zhǎng)方體的上、下表面M、N的電勢(shì)分別為UM、UN，則該種材料()圖7A如果是P型半導(dǎo)體，有UMUNB如果是N型半導(dǎo)體，有UMUNC如果是P型半導(dǎo)體，有UMUND如果是金屬導(dǎo)體，有UM0)的離子，由靜止開始被電場(chǎng)加速，經(jīng)狹縫中的O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，O點(diǎn)到極板右端的距離為D，到出射孔P的距離為4D，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以調(diào)節(jié)，離子從離子源上方的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)區(qū)域，最終只能從出射孔P射出，假設(shè)離子打到器壁或離子源外壁則被吸收忽略相對(duì)論效應(yīng)，不計(jì)離子重力，求：圖11(1)離子從出射孔P射出時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值；(2)調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小使B1，計(jì)算離子從P點(diǎn)射出時(shí)的動(dòng)能答案(1)(2)64qU解析(1) 設(shè)離子從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)時(shí)的速率為v，根據(jù)動(dòng)能定理有qUmv2設(shè)離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為r，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有qvBm若離子從O點(diǎn)射出后只運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周即從孔P射出，由幾何關(guān)系有：r2D此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度取得最小值，且最小值為Bmin；(2)若B1，根據(jù)qvBm，解得r1分析可知離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半圈后將穿過上極板進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域做減速運(yùn)動(dòng)，速度減到零后又重新反向加速至進(jìn)入時(shí)的速率，從進(jìn)入處再回到磁場(chǎng)區(qū)域，因?yàn)閞1，這樣的過程將進(jìn)行2次由幾何關(guān)系可知，離子將在距P點(diǎn)的位置經(jīng)電場(chǎng)加速進(jìn)入磁場(chǎng)繞過兩極板右端從下極板進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域再次被加速，半徑不斷增大，但每次從下極板進(jìn)入電場(chǎng)的位置相同，經(jīng)過多次加速后離子從孔P射出時(shí)的半徑滿足rn，此時(shí)速度最大設(shè)為vm，根據(jù)qvmB1m，解得：vm8從P射出時(shí)的動(dòng)能為Ekmv64qU.