《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 專題強(qiáng)化十 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 專題強(qiáng)化十 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析課件.ppt（61頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專題強(qiáng)化十帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 第九章磁場(chǎng) 專題解讀 1 本專題是磁場(chǎng) 力學(xué) 電場(chǎng)等知識(shí)的綜合應(yīng)用 高考往往以計(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(duì)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(shí)有 動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn) 能量觀點(diǎn) 動(dòng)能定理 能量守恒 電場(chǎng)的觀點(diǎn) 類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 磁場(chǎng)的觀點(diǎn) 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 內(nèi)容索引 命題點(diǎn)一質(zhì)譜儀的原理和分析 命題點(diǎn)二回旋加速器的原理和分析 課時(shí)作業(yè) 命題點(diǎn)三霍爾效應(yīng)的原理和分析 命題點(diǎn)四速度選擇器 磁流體發(fā)電機(jī)和電磁流量計(jì) 1 命題點(diǎn)一質(zhì)譜儀的原理和分析 1 作用測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素的儀器 2 原理 如圖所示 現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子 其示意圖如圖所示 其中加速電壓恒定 質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速 經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng) 若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速 為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng) 需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍 此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為A 11B 12C 121D 144 例1 答案 解析 分析 qU Ek相等 R相等 1 1922年英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明 同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 則下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是A 該束帶電粒子帶負(fù)電B 速度選擇器的P1極板帶負(fù)電C 在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子 比荷越小D 在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子 質(zhì)量越大 答案 分析 正電 正電 r 知r越大 比荷越小 而質(zhì)量m不一定大 故選項(xiàng)C正確 D錯(cuò)誤 2 一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示 電荷量均為 q 質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng) 其初速度幾乎為零 這些離子經(jīng)加速后通過(guò)狹縫O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) 最后打在底片上 已知放置底片的區(qū)域MN L 且OM L 某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞 檢測(cè)不到離子 但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)到離子 在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后 原本打在MQ區(qū)域的離子即可在QN區(qū)域檢測(cè)到 1 求原本打在MN中點(diǎn)P點(diǎn)的離子質(zhì)量m 答案 解析 2 為使原本打在P點(diǎn)的離子能打在QN區(qū)域 求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍 答案 解析 2 命題點(diǎn)二回旋加速器的原理和分析 3 帶電粒子的最大速度vmax rD為D形盒的半徑 粒子的最大速度vmax與加速電壓U無(wú)關(guān) 4 回旋加速器的解題思路 1 帶電粒子在縫隙的電場(chǎng)中加速 交變電流的周期與磁場(chǎng)周期相等 每經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)一次 粒子加速一次 2 帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 半徑不斷增大 周期不變 最大動(dòng)能與D形盒的半徑有關(guān) 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 帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可忽略 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直 高頻交流電頻率為f 加速電壓為U 若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子的質(zhì)量為m 電荷量為 q 在加速器中被加速 且加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響 則下列說(shuō)法正確的是 A 質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2 RfB 質(zhì)子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與加速電壓U成正比C 質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為 1D 不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f 該回旋加速器的最大動(dòng)能不變 分析 解析 答案 質(zhì)子被加速后的最大速度受到D形盒半徑R的制約 因v 2 Rf 故A正確 質(zhì)子離開(kāi)回旋加速器的最大動(dòng)能Ekm mv2 m 4 2R2f2 2m 2R2f2 與加速電壓U無(wú)關(guān) B錯(cuò)誤 根據(jù)R Uq mv12 2Uq mv22 得質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為 1 C正確 因回旋加速器的最大動(dòng)能Ekm 2m 2R2f2與m R f均有關(guān) D錯(cuò)誤 3 多選 如圖甲所示是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(chǎng)中 并分別與高頻電源相連 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示 若忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間 則下列判斷中正確的是 A 在Ek t圖中應(yīng)有t4 t3 t3 t2 t2 t1B 高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn tn 1C 粒子加速次數(shù)越多 粒子最大動(dòng)能一定越大D 當(dāng)B一定時(shí) 要想粒子獲得的最大動(dòng)能越大 則要求D形盒的面積也越大 答案 4 回旋加速器的工作原理如圖甲所示 置于真空中的D形金屬盒半徑為R 兩盒間狹縫的間距為d 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直 被加速粒子的質(zhì)量為m 電荷量為 q 加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示 電壓值的大小為U0 周期T 一束該粒子在t 0 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(dòng)時(shí)間 假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng) 不考慮粒子間的相互作用 求 答案 解析 1 出射粒子的動(dòng)能Ek 2 粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到Ek所需的總時(shí)間t0 答案 解析 設(shè)粒子被加速n次達(dá)到動(dòng)能Ek 則Ek nqU0 粒子在狹縫間做勻加速運(yùn)動(dòng) 設(shè)n次經(jīng)過(guò)狹縫的總時(shí)間為 t 加速度a 3 命題點(diǎn)三霍爾效應(yīng)的原理和分析 1 定義 高為h 寬為d的金屬導(dǎo)體 自由電荷是電子 置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中 當(dāng)電流通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí) 在金屬導(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 2 電勢(shì)高低的判斷 如圖 金屬導(dǎo)體中的電流I向右時(shí) 根據(jù)左手定則可得 下表面A 的電勢(shì)高 3 霍爾電壓的計(jì)算 導(dǎo)體中的自由電荷 電子 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qvB q I nqvS S hd 聯(lián)立得 k 稱為霍爾系數(shù) 如圖所示 導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間 線圈中電流為I 線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與I成正比 方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面 此時(shí)通過(guò)霍爾元件的電流為IH 與其前后表面相連的電壓表測(cè)出的霍爾電壓UH滿足 UH k 式中k為霍爾系數(shù) d為霍爾元件兩側(cè)面間的距離 電阻R遠(yuǎn)大于RL 霍爾元件的電阻可以忽略 則A 霍爾元件前表面的電勢(shì)低于后表面B 若電源的正負(fù)極對(duì)調(diào) 電壓表將反偏C IH與I成正比D 電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比 例3 答案 解析 分析 電子向內(nèi)偏 前表面電勢(shì)高 5 多選 如圖 為探討霍爾效應(yīng) 取一塊長(zhǎng)度為a 寬度為b 厚度為d的金屬導(dǎo)體 給金屬導(dǎo)體加與前后側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 且通以圖示方向的電流I時(shí) 用電壓表測(cè)得導(dǎo)體上 下表面M N間電壓為U 已知自由電子的電荷量為e 下列說(shuō)法中正確的是A M板比N板電勢(shì)高B 導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多 電壓表的示數(shù)越大C 導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)的速度為v D 導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 答案 解析 電流方向向右 電子定向移動(dòng)方向向左 根據(jù)左手定則判斷可知 電子所受的洛倫茲力方向豎直向上 則M板積累了電子 M N之間產(chǎn)生向上的電場(chǎng) 所以M板比N板電勢(shì)低 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 電子定向移動(dòng)相當(dāng)于長(zhǎng)度為d的導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電壓表的讀數(shù)U等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E 則有U E Bdv 可見(jiàn) 電壓表的示數(shù)與導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)無(wú)關(guān) 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由U E Bdv得 自由電子定向移動(dòng)的速度為v 選項(xiàng)C正確 電流的微觀表達(dá)式是I nevS 則導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n S db v 代入得n 選項(xiàng)D正確 6 利用霍爾效應(yīng)制作的元件 廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域 如圖是霍爾元件的工作原理示意圖 磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的工作面向下 通入圖示方向的電流I C D兩側(cè)就會(huì)形成電勢(shì)差UCD 下列說(shuō)法中正確的是A 電勢(shì)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(shì)差變大C 若霍爾元件中定向移動(dòng)的是自由電子 則電勢(shì)差UCD 0D 在測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí) 元件的工作面應(yīng)保持水平方向 答案 解析 設(shè)霍爾元件的厚度為d 長(zhǎng)為a 寬為b 穩(wěn)定時(shí)有Bqv q 又因?yàn)镮 nqSv 其中n為單位體積內(nèi)自由電荷的個(gè)數(shù) q為自由電荷所帶的電荷量 S bd 聯(lián)立解得 UCD 可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤 若僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B 則C D兩面的電勢(shì)差增大 選項(xiàng)B正確 若霍爾元件中定向移動(dòng)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(shì)差UCD 0 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 地球赤道上方的地磁場(chǎng)方向?yàn)樗椒较?元件的工作面要與磁場(chǎng)方向垂直 故元件的工作面應(yīng)保持豎直方向 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 4 命題點(diǎn)四速度選擇器 磁流體發(fā)電機(jī)和電磁流量計(jì) 1 速度選擇器 1 平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直 如圖 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) 如圖 1 原理 等離子氣體噴入磁場(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(guò)磁場(chǎng)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B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 等離子氣體的電阻率為 噴入氣體的速度為v 板外電阻為R 當(dāng)正 負(fù)離子所受靜電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q qvB 即U Blv 3 電磁流量計(jì) 1 流量 Q 的定義 單位時(shí)間流過(guò)導(dǎo)管某一截面的導(dǎo)電液體的體積 2 公式 Q Sv 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)算如圖所示 一圓形導(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)自由電荷所受靜電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q qvB 可得v 5 電勢(shì)高低的判斷 根據(jù)左手定則可得 a b 多選 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 右邊有一塊擋板 正中間開(kāi)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 在a b兩板間還存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)E 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A 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(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 例4 答案 解析 分析 7 多選 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù) 它可把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能 圖是它的示意圖 平行金屬板A C間有一很強(qiáng)的磁場(chǎng) 將一束等離子體 即高溫下電離的氣體 含有大量正 負(fù)帶電離子 噴入磁場(chǎng) 兩極板間便產(chǎn)生電壓 現(xiàn)將A C兩極板與電阻R相連 兩極板間距離為d 正對(duì)面積為S 等離子體的電阻率為 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 等離子體以速度v沿垂直磁場(chǎng)方向射入A C兩板之間 則穩(wěn)定時(shí)下列說(shuō)法中正確的是 A 極板A是電源的正極B 電源的電動(dòng)勢(shì)為BdvC 極板A C間電壓大小為D 回路中電流為 答案 解析 等離子體噴入磁場(chǎng) 帶正電的離子因受到豎直向下的洛倫茲力而向下偏轉(zhuǎn) 帶負(fù)電的離子向上偏轉(zhuǎn) 即極板C是電源的正極 A錯(cuò) 當(dāng)帶電離子以速度v做直線運(yùn)動(dòng)時(shí) qvB q 所以電源電動(dòng)勢(shì)為Bdv B對(duì) 極板A C間電壓U IR 而I 則U 所以C對(duì) D錯(cuò) A 金屬板M電勢(shì)不一定高于金屬板N的電勢(shì) 因?yàn)槲鬯胸?fù)離子較多B 污水中離子濃度的高低對(duì)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)流出的污水體積 Q 0 16m3 sD 為使污水勻速通過(guò)該裝置 左 右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓強(qiáng)差為 p 1500Pa 8 多選 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 1m b 0 2m c 0 2m 左 右兩端開(kāi)口 在垂直于前 后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 1 25T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作為電極 污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經(jīng)該裝置時(shí) 用電壓表測(cè)得兩個(gè)電極間的電壓U 1V 且污水流過(guò)該裝置時(shí)受到阻力作用 阻力Ff kLv 其中比例系數(shù)k 15N s m2 L為污水沿流速方向的長(zhǎng)度 v為污水的流速 下列說(shuō)法中正確的是 答案 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) N板帶負(fù)電 M板帶正電 則N板的電勢(shì)比M板電勢(shì)低 故A錯(cuò)誤 最終離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下平衡 有qvB q 解得U vBc 與離子濃度無(wú)關(guān) 故B錯(cuò)誤 污水的流速v 則流量Q vbc m3 s 0 16m3 s 故C正確 污水的流速v m s 4m s 污水流過(guò)該裝置時(shí)受到的阻力Ff kLv kav 15 1 4N 60N 為使污水勻速通過(guò)該裝置 左 右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓力差是60N 則壓強(qiáng)差為 p Pa 1500Pa 故D正確 課時(shí)作業(yè) 5 1 多選 如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖 帶電粒子被加速電場(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(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2 平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 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 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外C 能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 A正確 在速度選擇器中 帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力在粒子沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向 結(jié)合左手定則可知B正確 由qE qvB可得v C正確 粒子在平板S下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R 所以 D錯(cuò)誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 多選 如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖 由加速電場(chǎng) 靜電分析器和磁分析器組成 若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(chǎng) 在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E 磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于紙面向外 一質(zhì)量為m 電荷量為q的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿中心線通過(guò)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(shuō)法正確的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 極板M比極板N的電勢(shì)高B 加速電場(chǎng)的電壓U ERC 直徑PQ 2BD 若一群粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)題述過(guò)程都落在膠片上的同一點(diǎn) 則該群粒子具有相同的比荷 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 粒子在靜電分析器內(nèi)沿電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn) 說(shuō)明粒子帶正電荷 極板M比極板N的電勢(shì)高 選項(xiàng)A正確 由Uq mv2和Eq 可得U 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 直徑PQ 2r 2 可見(jiàn)只有比荷相同的粒子才能打在膠片上的同一點(diǎn) 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 多選 回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用 其原理如圖所示 D1和D2是兩個(gè)中空的半圓形金屬盒 置于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 它們接在電壓為U 周期為T(mén)的交流電源上 位于D1的圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子 初速度可以忽略 它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速 當(dāng)質(zhì)子被加速到最大動(dòng)能Ek后 再將它們引出 忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 則下列說(shuō)法中正確的是A 若只增大交變電壓U 則質(zhì)子的最大動(dòng)能Ek會(huì)變大B 若只增大交變電壓U 則質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)行的時(shí)間會(huì)變短C 若只將交變電壓的周期變?yōu)?T 仍可用此裝置加速質(zhì)子D 質(zhì)子第n次被加速前 后的軌道半徑之比為 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由r 可知 質(zhì)子經(jīng)加速后的最大速度與回旋加速器的最大半徑有關(guān) 而與交變電壓U無(wú)關(guān) 故A錯(cuò)誤 增大交變電壓 質(zhì)子加速次數(shù)減小 所以質(zhì)子在回旋加速器中的運(yùn)行時(shí)間變短 B正確 為了使質(zhì)子能在回旋加速器中加速 質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)周期應(yīng)與交變電壓的周期相同 C錯(cuò)誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 如圖所示是醫(yī)用回旋加速器示意圖 其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒 兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 并分別與高頻電源相連 現(xiàn)分別加速氘核 H 和氦核 He 下列說(shuō)法中正確的是A 它們的最大速度相同B 它們的最大動(dòng)能相同C 兩次所接高頻電源的頻率不相同D 僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T 兩粒子的比荷相等 所以周期相等 做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等 因?yàn)樗痈哳l電源的頻率等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率 故兩次所接高頻電源的頻率相同 故C錯(cuò)誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 多選 導(dǎo)體導(dǎo)電是導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的結(jié)果 這些可以定向移動(dòng)的電荷又叫載流子 例如金屬導(dǎo)體中的載流子就是電子 現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分為兩大類 一類是N型半導(dǎo)體 其載流子是電子 另一類是P型半導(dǎo)體 其載流子稱為 空穴 相當(dāng)于帶正電的粒子 如果把某種導(dǎo)電材料制成長(zhǎng)方體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)方向如圖5所示 且與長(zhǎng)方體的前后側(cè)面垂直 當(dāng)長(zhǎng)方體中通有向右的電流I時(shí) 測(cè)得長(zhǎng)方體的上 下表面的電勢(shì)分別為 上和 下 則 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 長(zhǎng)方體如果是N型半導(dǎo)體 必有 上 下B 長(zhǎng)方體如果是P型半導(dǎo)體 必有 上 下C 長(zhǎng)方體如果是P型半導(dǎo)體 必有 上 下D 長(zhǎng)方體如果是金屬導(dǎo)體 必有 上 下 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 如果是N型半導(dǎo)體 載流子是負(fù)電荷 根據(jù)左手定則 負(fù)電荷向下偏 則下表面帶負(fù)電 則 上 下 故A正確 如果是P型半導(dǎo)體 載流子是正電荷 根據(jù)左手定則 正電荷向下偏 則下表面帶正電 則 上 下 故B錯(cuò)誤 C正確 如果是金屬導(dǎo)體 則移動(dòng)的是自由電子 根據(jù)左手定則 負(fù)電荷向下偏 則下表面帶負(fù)電 則 上 下 故D錯(cuò)誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 如圖所示 寬度為d 厚度為h的導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 當(dāng)電流通過(guò)該導(dǎo)體時(shí) 在導(dǎo)體的上 下表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差 這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) 實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí) 電勢(shì)差U 電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為U K 式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù) 設(shè)載流子的電荷量為q 下列說(shuō)法正確的是A 載流子所受靜電力的大小F qB 導(dǎo)體上表面的電勢(shì)一定大于下表面的電勢(shì)C 霍爾系數(shù)為K 其中n為導(dǎo)體單位長(zhǎng)度上的電荷數(shù)D 載流子所受洛倫茲力的大小F洛 其中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的電荷數(shù) 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 載流子的電性是不確定的 因此B錯(cuò)誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 如圖所示 一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料 左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b 內(nèi)有帶電荷量為q的某種自由運(yùn)動(dòng)電荷 導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí) 測(cè)得導(dǎo)電材料上 下表面之間的電壓為U 且上表面的電勢(shì)比下表面的低 由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)分別為 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 當(dāng)粒子帶負(fù)電時(shí) 粒子定向向左運(yùn)動(dòng)才能形成向右的電流 由左手定則判斷粒子受洛倫茲力的方向向上 上表面電勢(shì)較低 符合題意 由粒子做勻速運(yùn)動(dòng)知 q vB q E q 因I n q vS n q vab解得n 選項(xiàng)C正確 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8 在如圖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A 一定帶正電B 速度v C 若速度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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 粒子帶正電和負(fù)電均可 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由洛倫茲力等于電場(chǎng)力 qvB qE 解得速度v 選項(xiàng)B正確 若速度v 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(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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9 為監(jiān)測(cè)某化工廠的含有離子的污水排放情況 技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測(cè)裝置 該裝置的核心部分是一個(gè)用絕緣材料制成的空腔 其寬和高分別為b和c 左 右兩端開(kāi)口與排污管相連 如圖所示 在垂直于上 下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 在空腔前 后兩個(gè)側(cè)面上各有長(zhǎng)為a的相互平行且正對(duì)的電極M和N M 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 下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A M板比N板電勢(shì)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 則電流表的示數(shù)也增大 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 污水從左向右流動(dòng)時(shí) 正 負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別向N板和M板偏轉(zhuǎn) 故N板帶正電 M板帶負(fù)電 A正確 穩(wěn)定時(shí)帶電離子在兩板間受力平衡 qvB q 此時(shí)U Bbv 式中Q是流量 可見(jiàn)當(dāng)污水流量越大 磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)時(shí) M N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(wú)關(guān) B錯(cuò)誤 C D正確 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí) 利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度 電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成 磁極間的磁場(chǎng)是均勻的 使用時(shí) 兩電極a b均與血管壁接觸 兩觸點(diǎn)的連線 磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直 如圖所示 由于血液中的正負(fù)離子隨血液一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 電極a b之間會(huì)有微小電勢(shì)差 在達(dá)到平衡時(shí) 血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看做是勻強(qiáng)電場(chǎng) 血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零 在某次監(jiān)測(cè)中 兩觸點(diǎn)間的距離為3 0mm 血管壁的厚度可忽略 兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160 V 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0 040T 則血流速度的近似值和電極a b的正負(fù)為 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 1 3m s a正 b負(fù)B 2 7m s a正 b負(fù)C 1 3m s a負(fù) b正D 2 7m s a負(fù) b正 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10