2019年高考物理一輪復習 第九章 磁場 專題強化十 帶電粒子在復合場中運動的實例分析課件.ppt

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專題強化十帶電粒子在復合場中運動的實例分析 第九章磁場 專題解讀 1 本專題是磁場 力學 電場等知識的綜合應用 高考往往以計算壓軸題的形式出現(xiàn) 2 學習本專題 可以培養(yǎng)同學們的審題能力 推理能力和規(guī)范表達能力 針對性的專題訓練 可以提高同學們解決難題壓軸題的信心 3 用到的知識有 動力學觀點 牛頓運動定律 運動學觀點 能量觀點 動能定理 能量守恒 電場的觀點 類平拋運動的規(guī)律 磁場的觀點 帶電粒子在磁場中運動的規(guī)律 內(nèi)容索引 命題點一質(zhì)譜儀的原理和分析 命題點二回旋加速器的原理和分析 課時作業(yè) 命題點三霍爾效應的原理和分析 命題點四速度選擇器 磁流體發(fā)電機和電磁流量計 1 命題點一質(zhì)譜儀的原理和分析 1 作用測量帶電粒子質(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始被加速電場加速 經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場 若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速 為使它經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場 需將磁感應強度增加到原來的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年英國物理學家阿斯頓因質(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獎 若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖所示 則下列相關(guān)說法中正確的是A 該束帶電粒子帶負電B 速度選擇器的P1極板帶負電C 在B2磁場中運動半徑越大的粒子 比荷越小D 在B2磁場中運動半徑越大的粒子 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C正確 D錯誤 2 一臺質(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 其初速度幾乎為零 這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場 最后打在底片上 已知放置底片的區(qū)域MN L 且OM L 某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞 檢測不到離子 但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測到離子 在適當調(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)域檢測到 1 求原本打在MN中點P點的離子質(zhì)量m 答案 解析 2 為使原本打在P點的離子能打在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無關(guān) 4 回旋加速器的解題思路 1 帶電粒子在縫隙的電場中加速 交變電流的周期與磁場周期相等 每經(jīng)過磁場一次 粒子加速一次 2 帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn) 半徑不斷增大 周期不變 最大動能與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 帶電粒子穿過的時間可忽略 磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直 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 且加速過程中不考慮相對論效應和重力的影響 則下列說法正確的是 A 質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2 RfB 質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能與加速電壓U成正比C 質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為 1D 不改變磁感應強度B和交流電頻率f 該回旋加速器的最大動能不變 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)子離開回旋加速器的最大動能Ekm mv2 m 4 2R2f2 2m 2R2f2 與加速電壓U無關(guān) B錯誤 根據(jù)R Uq mv12 2Uq mv22 得質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩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能Ekm 2m 2R2f2與m R f均有關(guān) D錯誤 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D形金屬盒 在加速帶電粒子時 兩金屬盒置于勻強磁場中 并分別與高頻電源相連 帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示 若忽略帶電粒子在電場中的加速時間 則下列判斷中正確的是 A 在Ek t圖中應有t4 t3 t3 t2 t2 t1B 高頻電源的變化周期應該等于tn tn 1C 粒子加速次數(shù)越多 粒子最大動能一定越大D 當B一定時 要想粒子獲得的最大動能越大 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 磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直 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動時間 假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動 不考慮粒子間的相互作用 求 答案 解析 1 出射粒子的動能Ek 2 粒子從飄入狹縫至動能達到Ek所需的總時間t0 答案 解析 設(shè)粒子被加速n次達到動能Ek 則Ek nqU0 粒子在狹縫間做勻加速運動 設(shè)n次經(jīng)過狹縫的總時間為 t 加速度a 3 命題點三霍爾效應的原理和分析 1 定義 高為h 寬為d的金屬導體 自由電荷是電子 置于勻強磁場B中 當電流通過金屬導體時 在金屬導體的上表面A和下表面A 之間產(chǎn)生電勢差 這種現(xiàn)象稱為霍爾效應 此電壓稱為霍爾電壓 2 電勢高低的判斷 如圖 金屬導體中的電流I向右時 根據(jù)左手定則可得 下表面A 的電勢高 3 霍爾電壓的計算 導體中的自由電荷 電子 在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn) A A 間出現(xiàn)電勢差 當自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時 A A 間的電勢差 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)生勻強磁場 磁感應強度大小B與I成正比 方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面 此時通過霍爾元件的電流為IH 與其前后表面相連的電壓表測出的霍爾電壓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低于后表面B 若電源的正負極對調(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 前表面電勢高 5 多選 如圖 為探討霍爾效應 取一塊長度為a 寬度為b 厚度為d的金屬導體 給金屬導體加與前后側(cè)面垂直的勻強磁場B 且通以圖示方向的電流I時 用電壓表測得導體上 下表面M N間電壓為U 已知自由電子的電荷量為e 下列說法中正確的是A M板比N板電勢高B 導體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多 電壓表的示數(shù)越大C 導體中自由電子定向移動的速度為v D 導體單位體積內(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 所以M板比N板電勢低 選項A錯誤 電子定向移動相當于長度為d的導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢 電壓表的讀數(shù)U等于感應電動勢E 則有U E Bdv 可見 電壓表的示數(shù)與導體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)無關(guān) 選項B錯誤 由U E Bdv得 自由電子定向移動的速度為v 選項C正確 電流的微觀表達式是I nevS 則導體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n S db v 代入得n 選項D正確 6 利用霍爾效應制作的元件 廣泛應用于測量和自動控制等領(lǐng)域 如圖是霍爾元件的工作原理示意圖 磁感應強度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)就會形成電勢差UCD 下列說法中正確的是A 電勢差UCD僅與材料有關(guān)B 僅增大磁感應強度時 C D兩面的電勢差變大C 若霍爾元件中定向移動的是自由電子 則電勢差UCD 0D 在測定地球赤道上方的地磁場強弱時 元件的工作面應保持水平方向 答案 解析 設(shè)霍爾元件的厚度為d 長為a 寬為b 穩(wěn)定時有Bqv q 又因為I nqSv 其中n為單位體積內(nèi)自由電荷的個數(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A錯誤 若僅增大磁感應強度B 則C D兩面的電勢差增大 選項B正確 若霍爾元件中定向移動的是自由電子 由左手定則可知 電子將向C側(cè)偏轉(zhuǎn) 則電勢差UCD 0 選項C錯誤 地球赤道上方的地磁場方向為水平方向 元件的工作面要與磁場方向垂直 故元件的工作面應保持豎直方向 選項D錯誤 4 命題點四速度選擇器 磁流體發(fā)電機和電磁流量計 1 速度選擇器 1 平行板中電場強度E和磁感應強度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 如圖 1 原理 等離子氣體噴入磁場 正負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)生電勢差 它可以把離子的動能通過磁場轉(zhuǎn)化為電能 2 電源正 負極判斷 根據(jù)左手定則可判斷出圖中的B是發(fā)電機的正極 3 電源電動勢U 設(shè)A B平行金屬板的面積為S 兩極板間的距離為l 磁場磁感應強度為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 當正 負離子所受靜電力和洛倫茲力平衡時 兩極板間達到的最大電勢差為U 即電源電動勢 則q qvB 即U Blv 3 電磁流量計 1 流量 Q 的定義 單位時間流過導管某一截面的導電液體的體積 2 公式 Q Sv S為導管的截面積 v是導電液體的流速 3 導電液體的流速 v 的計算如圖所示 一圓形導管直徑為d 用非磁性材料制成 其中有可以導電的液體向右流動 導電液體中的自由電荷 正 負離子 在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn) 使a b間出現(xiàn)電勢差 當自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時 a b間的電勢差 U 達到最大 由q qvB 可得v 5 電勢高低的判斷 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 正中間開有一小孔d 在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強磁場 磁感應強度大小為B 方向垂直紙面向里 在a b兩板間還存在著勻強電場E 從兩板左側(cè)中點c處射入一束正離子 不計重力 這些正離子都沿直線運動到右側(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兩板間的勻強電場方向一定由a指向bD 若這三束離子改為帶負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間有一很強的磁場 將一束等離子體 即高溫下電離的氣體 含有大量正 負帶電離子 噴入磁場 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 正對面積為S 等離子體的電阻率為 磁感應強度為B 等離子體以速度v沿垂直磁場方向射入A C兩板之間 則穩(wěn)定時下列說法中正確的是 A 極板A是電源的正極B 電源的電動勢為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 帶正電的離子因受到豎直向下的洛倫茲力而向下偏轉(zhuǎn) 帶負電的離子向上偏轉(zhuǎn) 即極板C是電源的正極 A錯 當帶電離子以速度v做直線運動時 qvB q 所以電源電動勢為Bdv B對 極板A C間電壓U IR 而I 則U 所以C對 D錯 A 金屬板M電勢不一定高于金屬板N的電勢 因為污水中負離子較多B 污水中離子濃度的高低對電壓表的示數(shù)也有一定影響C 污水的流量 單位時間內(nèi)流出的污水體積 Q 0 16m3 sD 為使污水勻速通過該裝置 左 右兩側(cè)管口應施加的壓強差為 p 1500Pa 8 多選 為了測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 該裝置由絕緣材料制成 長 寬 高分別為a 1m b 0 2m c 0 2m 左 右兩端開口 在垂直于前 后面的方向加磁感應強度為B 1 25T的勻強磁場 在上 下兩個面的內(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 用電壓表測得兩個電極間的電壓U 1V 且污水流過該裝置時受到阻力作用 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度 v為污水的流速 下列說法中正確的是 答案 解析 根據(jù)左手定則 知負離子所受的洛倫茲力方向向下 則負離子向下偏轉(zhuǎn) N板帶負電 M板帶正電 則N板的電勢比M板電勢低 故A錯誤 最終離子在電場力和洛倫茲力作用下平衡 有qvB q 解得U vBc 與離子濃度無關(guān) 故B錯誤 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 污水流過該裝置時受到的阻力Ff kLv kav 15 1 4N 60N 為使污水勻速通過該裝置 左 右兩側(cè)管口應施加的壓力差是60N 則壓強差為 p Pa 1500Pa 故D正確 課時作業(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加速后 進入速度選擇器 速度選擇器內(nèi)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B0的勻強磁場 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方向垂直于紙面向外C 能通過狹縫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 帶電粒子所受電場力和洛倫茲力在粒子沿直線運動時應等大反向 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下方的勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑R 所以 D錯誤 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 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 在中心線處的電場強度大小為E 磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場 磁感應強度大小為B 方向垂直于紙面向外 一質(zhì)量為m 電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器 由P點垂直邊界進入磁分析器 最終打到膠片上的Q點 不計粒子重力 下列說法正確的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 極板M比極板N的電勢高B 加速電場的電壓U ERC 直徑PQ 2BD 若一群粒子從靜止開始經(jīng)過題述過程都落在膠片上的同一點 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)沿電場線方向偏轉(zhuǎn) 說明粒子帶正電荷 極板M比極板N的電勢高 選項A正確 由Uq mv2和Eq 可得U 選項B錯誤 直徑PQ 2r 2 可見只有比荷相同的粒子才能打在膠片上的同一點 選項C錯誤 D正確 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 多選 回旋加速器在科學研究中得到了廣泛應用 其原理如圖所示 D1和D2是兩個中空的半圓形金屬盒 置于與盒面垂直的勻強磁場中 它們接在電壓為U 周期為T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 它們在兩盒之間被電場加速 當質(zhì)子被加速到最大動能Ek后 再將它們引出 忽略質(zhì)子在電場中的運動時間 則下列說法中正確的是A 若只增大交變電壓U 則質(zhì)子的最大動能Ek會變大B 若只增大交變電壓U 則質(zhì)子在回旋加速器中運行的時間會變短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無關(guān) 故A錯誤 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行時間變短 B正確 為了使質(zhì)子能在回旋加速器中加速 質(zhì)子的運動周期應與交變電壓的周期相同 C錯誤 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D形金屬盒 兩金屬盒置于勻強磁場中 并分別與高頻電源相連 現(xiàn)分別加速氘核 H 和氦核 He 下列說法中正確的是A 它們的最大速度相同B 它們的最大動能相同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能 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 帶電粒子在磁場中運動的周期T 兩粒子的比荷相等 所以周期相等 做圓周運動的頻率相等 因為所接高頻電源的頻率等于粒子做圓周運動的頻率 故兩次所接高頻電源的頻率相同 故C錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 多選 導體導電是導體中自由電荷定向移動的結(jié)果 這些可以定向移動的電荷又叫載流子 例如金屬導體中的載流子就是電子 現(xiàn)代廣泛應用的半導體材料分為兩大類 一類是N型半導體 其載流子是電子 另一類是P型半導體 其載流子稱為 空穴 相當于帶正電的粒子 如果把某種導電材料制成長方體放在勻強磁場中 磁場方向如圖5所示 且與長方體的前后側(cè)面垂直 當長方體中通有向右的電流I時 測得長方體的上 下表面的電勢分別為 上和 下 則 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 長方體如果是N型半導體 必有 上 下B 長方體如果是P型半導體 必有 上 下C 長方體如果是P型半導體 必有 上 下D 長方體如果是金屬導體 必有 上 下 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 如果是N型半導體 載流子是負電荷 根據(jù)左手定則 負電荷向下偏 則下表面帶負電 則 上 下 故A正確 如果是P型半導體 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錯誤 C正確 如果是金屬導體 則移動的是自由電子 根據(jù)左手定則 負電荷向下偏 則下表面帶負電 則 上 下 故D錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 如圖所示 寬度為d 厚度為h的導體放在垂直于它的磁感應強度為B的勻強磁場中 當電流通過該導體時 在導體的上 下表面之間會產(chǎn)生電勢差 這種現(xiàn)象稱為霍爾效應 實驗表明當磁場不太強時 電勢差U 電流I和磁感應強度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 下列說法正確的是A 載流子所受靜電力的大小F qB 導體上表面的電勢一定大于下表面的電勢C 霍爾系數(shù)為K 其中n為導體單位長度上的電荷數(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錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 如圖所示 一段長方體形導電材料 左右兩端面的邊長都為a和b 內(nèi)有帶電荷量為q的某種自由運動電荷 導電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中 磁感應強度大小為B 當通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時 測得導電材料上 下表面之間的電壓為U 且上表面的電勢比下表面的低 由此可得該導電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負分別為 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 當粒子帶負電時 粒子定向向左運動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 上表面電勢較低 符合題意 由粒子做勻速運動知 q vB q E q 因I n q vS n q vab解得n 選項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 電場強度E和磁感應強度B相互垂直 一帶電粒子 重力不計 從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動 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入 仍做直線運動 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 粒子帶正電和負電均可 選項A錯誤 由洛倫茲力等于電場力 qvB qE 解得速度v 選項B正確 若速度v 粒子可能從板間射出 選項C錯誤 若此粒子從右端沿虛線方向進入 所受電場力和洛倫茲力方向相同 不能做直線運動 選項D錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9 為監(jiān)測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)測裝置 該裝置的核心部分是一個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強度大小為B的勻強磁場 在空腔前 后兩個側(cè)面上各有長為a的相互平行且正對的電極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 電流表將顯示出污水排放情況 下列說法中錯誤的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A M板比N板電勢低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 若只增大所加磁場的磁感應強度 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 污水從左向右流動時 正 負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板帶負電 A正確 穩(wěn)定時帶電離子在兩板間受力平衡 qvB q 此時U Bbv 式中Q是流量 可見當污水流量越大 磁感應強度越強時 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關(guān) B錯誤 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 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(gòu)成 磁極間的磁場是均勻的 使用時 兩電極a b均與血管壁接觸 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液一起在磁場中運動 電極a b之間會有微小電勢差 在達到平衡時 血管內(nèi)部的電場可看做是勻強電場 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 兩觸點間的距離為3 0mm 血管壁的厚度可忽略 兩觸點間的電勢差為160 V 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10