2019屆高三物理一輪復習導學案九、磁場(7)

1、2019 屆高三物理一輪復習導學案九、磁場（7）【課題】 帶電粒子在復合場中的運動【目標】1、進一步掌握帶電粒子在電磁場中的受力特點和運動規(guī)律2、會用力學有關規(guī)律分析和解決帶電粒子在電磁場中的實際應用問題 【導入】帶電粒子在電磁場中的實際應用有很多，常見的有：速度選擇器、質譜儀、回旋 加速器、磁流體發(fā)電機等。這些實例在近幾年高考中經常出現(xiàn)，因此我們需要從它們 的原理及應用等方面去掌握?！緦а小坷?1（ 09 年寧夏卷）16.醫(yī)生做某些特殊手術時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極 a 和 b 以及磁極 N 和 S 構成，磁極間的磁場是均 勻的。使用時，兩電極a、b 均

2、與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b 之間會有微小電勢差。在達到平衡時，血管內部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0mm ,血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160 訓，磁感應強度的大小為 0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b 的正負為A. 1.3m/s , a 正、b 負B. 2.7m/s , a 正、b 負C.1.3m/s, a 負、b 正D. 2.7m/s , a 負、b 正例 2 （1） （ 09 年廣東物理）12.如圖是

3、質譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速 電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為 B 和 E。 平板 S 上有可讓粒子通過的狹縫 P 和記錄 粒子 位置的膠片 A1A2。平板 S 下方有強度為 B。的勻強磁 場。下列表述正確的是 （）A .質譜儀是分析同位素的重要工具B .速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C .能通過的狹縫P 的帶電粒子的速率等于E/BD .打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子荷質比越小血流藍（2）測定同位素組成的裝置里（質譜儀），原子質量 A=39 和 A2= 41 鉀的單價離子先在電場里加速，接著進入垂直離子運動方向的均勻磁場中 （如

4、 圖）在實驗過程中由于儀器不完善， 加速電壓在乎均值 U。附 近變化 U .求需要以多大相對精確度 維持加速電壓值，Uo才能使鉀同位素束不發(fā)生覆蓋？例 3湯姆生用來測定電子的比荷（電子的電荷量與質量之比）的實驗裝置如圖所示，真空管內的陰極K 發(fā)出的電子（不計初速、重力和電子間的相互作用）經加速電壓加速后,穿過 A中心小孔沿中心軸 OO 的方向進入到兩塊水平正對放置的平行板P 和 P間的區(qū)域.當極板間不加偏轉電壓時，電子束打在熒光屏的中心 O 點處,形成了一個亮點 加上偏轉電壓 U 后，亮點偏離到 O點 O 點與 O 點的豎直距離為 d,水平距離可忽略不計.此時,在 P 和 P間的區(qū)域，再加上一

5、個方向垂直于紙面向里的勻強磁場，調節(jié)磁場的強弱，當磁感應強度的大小為B 時，亮點重新回到 O 點.已知極板水平方向的長度為Li,極板 ”間距為 b,極板右端到熒光屏的距離為L2.-（1）求打在熒光屏 O 點的電子速度的大??；（2）推導出電子比荷的表達式.例 4（2019 年蘇州市高三教學調研測試）（16分）一塊 N 型半導體薄片（稱霍爾元件），其橫載面為矩形，體積為bxcxd,如圖所示。已知其單位體積內的電子數(shù)為n電阻率為p、電子電荷量e將此元件放在勻強磁場中，磁場方向沿Z 軸方向，并通有沿 x 軸方向的電流I。（1）此元件的 cC 兩個側面中，哪個面電勢高？（2） 證明在磁感應強度一定時，此

6、元件的cC 兩個側面的電勢差與其中的電流成正比（3） 磁強計是利用霍爾效應來測量磁感應強度B的儀器。其測量方法為：將導體放在勻強磁場之中，用毫安表測量通以電流I，用毫伏表測量C、C間的電壓UCC,就可測得B。若已知其 霍爾系數(shù)k二丄10mV /mAT。并測得Unedcc=0.6mV,I=3mA 試求該元件所在處的磁感應強度B11-5藍的大小。例 5電子擴束裝置由電子加速器、偏轉電場和偏轉磁場組成.偏轉電場由加了電壓 的相距為d 的兩塊水平平行放置的導體板形成，勻強磁場的左邊界與偏轉電場的右邊 界相距為 s,如圖甲所示.大量電子(其重力不計)由靜止開始，經加速電場加速后，連續(xù)不斷地沿平行板的方向

7、從兩板正中間射入偏轉電場.當兩板不帶電時，這些電子 通過兩板之間的時間為 2t。，當在兩板間加如圖乙所示的周期為2t。、幅值恒為 U。的電壓時，所有電子均從兩板間通過，進入水平寬度為I，豎直寬度足夠大的勻強磁場中，最后通過勻強磁場打在豎直放置的熒光屏上.問：(1 )電子在剛穿出兩板之間時的最大側向位移與最小側向位移之比為多少？(2)要使側向位移最大的電子能垂直打在熒光屏上，勻強磁場的磁感應強度為多少？(3) 在滿足第(2)問的情況下，打在熒光屏上的電子束的寬度為多少？(已知電子 的質量為 m、電荷量為 e)【導練】1、如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖，x10 “T 的勻強磁場，方向平行于軸線

8、 在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔 別作為入射孔和出射孔 正離子， 以不同角度 其中入射角a=30 的速度 V 大小是(5A.4x10 m/s6iZ在一半徑為 R=10cm 的圓柱形筒內有 B=1a、b 分現(xiàn)有一束比荷為 q/m=2x1011c/kg 的a入射，最后有不同速度的離子束射出 且不經碰撞而直接從出射孔射出的離子)5B.2X10 m/s6D.2x10 m/s熒E光屏C.4x10 m/s2.磁流體發(fā)電是一項新興技術，它可以把氣體的內能直接轉化為電能，下圖是它的 示意圖平行金屬板A、B 之間有一個很強的勻強磁場，磁感應強度為B，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、 每個離子的

9、速度為 V,電荷量大小為 q, A、 距為 d穩(wěn)定時下列說法中正確的是（A .圖中 A 板是電源的正極B .圖中 B 板是電源的正極C .電源的電動勢為 BvdD .電源的電動勢為 Bvq3. （08 廣東卷）4.1930 年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示,這臺加速器由兩個銅質 D 形合 D、D2構成，其間留有空隙，下列說法正確的是（）A. 離子由加速器的中心附近進入加速器B. 離子由加速器的邊緣進入加速器C. 離子從磁場中獲得能量D. 離子從電場中獲得能量4.（浙江省金華一中 2019 屆高三 12 月聯(lián)考）環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置， 其工作原理的示意圖如圖所示。正、負離子由靜止經過電壓為U 的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向射入對撞機的真空環(huán)狀空腔內，空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強 磁場，磁感應強度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動，從而在碰撞去迎面相撞。為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻 速圓周運動，下列說法中正確的是（）A .對于給定的加速