2019屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案九、磁場(chǎng)(7)

1、2019 屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案九、磁場(chǎng)（7）【課題】 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【目標(biāo)】1、進(jìn)一步掌握帶電粒子在電磁場(chǎng)中的受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、會(huì)用力學(xué)有關(guān)規(guī)律分析和解決帶電粒子在電磁場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題 【導(dǎo)入】帶電粒子在電磁場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用有很多，常見(jiàn)的有：速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋 加速器、磁流體發(fā)電機(jī)等。這些實(shí)例在近幾年高考中經(jīng)常出現(xiàn)，因此我們需要從它們 的原理及應(yīng)用等方面去掌握?！緦?dǎo)研】例 1（ 09 年寧夏卷）16.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

2、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)離子隨血流一起在磁場(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)可看作是勻強(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)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 訓(xùn)，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 正例 2 （1） （ 09 年廣東物理）12.如圖是

3、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 B。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)方向垂直紙面向外C .能通過(guò)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(zhì)比越小血流藍(lán)（2）測(cè)定同位素組成的裝置里（質(zhì)譜儀），原子質(zhì)量 A=39 和 A2= 41 鉀的單價(jià)離子先在電場(chǎng)里加速，接著進(jìn)入垂直離子運(yùn)動(dòng)方向的均勻磁場(chǎng)中 （如

4、 圖）在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(duì)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(lái)測(cè)定電子的比荷（電子的電荷量與質(zhì)量之比）的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，真空管內(nèi)的陰極K 發(fā)出的電子（不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用）經(jīng)加速電壓加速后,穿過(guò) A中心小孔沿中心軸 OO 的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行板P 和 P間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心 O 點(diǎn)處,形成了一個(gè)亮點(diǎn) 加上偏轉(zhuǎn)電壓 U 后，亮點(diǎn)偏離到 O點(diǎn) O 點(diǎn)與 O 點(diǎn)的豎直距離為 d,水平距離可忽略不計(jì).此時(shí),在 P 和 P間的區(qū)域，再加上一

5、個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B 時(shí)，亮點(diǎn)重新回到 O 點(diǎn).已知極板水平方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)i,極板 ”間距為 b,極板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2.-（1）求打在熒光屏 O 點(diǎn)的電子速度的大小；（2）推導(dǎo)出電子比荷的表達(dá)式.例 4（2019 年蘇州市高三教學(xué)調(diào)研測(cè)試）（16分）一塊 N 型半導(dǎo)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(nèi)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(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)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(gè)側(cè)面中，哪個(gè)面電勢(shì)高？（2） 證明在磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，此

6、元件的cC 兩個(gè)側(cè)面的電勢(shì)差與其中的電流成正比（3） 磁強(qiáng)計(jì)是利用霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器。其測(cè)量方法為：將導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)之中，用毫安表測(cè)量通以電流I，用毫伏表測(cè)量C、C間的電壓UCC,就可測(cè)得B。若已知其 霍爾系數(shù)k二丄10mV /mAT。并測(cè)得Unedcc=0.6mV,I=3mA 試求該元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B11-5藍(lán)的大小。例 5電子擴(kuò)束裝置由電子加速器、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)組成.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)由加了電壓 的相距為d 的兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板形成，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的左邊界與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的右邊 界相距為 s,如圖甲所示.大量電子(其重力不計(jì))由靜止開(kāi)始，經(jīng)加速電場(chǎng)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(zhuǎn)電場(chǎng).當(dāng)兩板不帶電時(shí)，這些電子 通過(guò)兩板之間的時(shí)間為 2t。，當(dāng)在兩板間加如圖乙所示的周期為2t。、幅值恒為 U。的電壓時(shí)，所有電子均從兩板間通過(guò)，進(jìn)入水平寬度為I，豎直寬度足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)打在豎直放置的熒光屏上.問(wèn)：(1 )電子在剛穿出兩板之間時(shí)的最大側(cè)向位移與最小側(cè)向位移之比為多少？(2)要使側(cè)向位移最大的電子能垂直打在熒光屏上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？(3) 在滿足第(2)問(wèn)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(zhì)量為 m、電荷量為 e)【導(dǎo)練】1、如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖，x10 “T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向平行于軸線

8、 在圓柱形筒上某一直徑兩端開(kāi)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(nèi)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(jīng)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(xiàng)新興技術(shù)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下圖是它的 示意圖平行金屬板A、B 之間有一個(gè)很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(gè)離子的

9、速度為 V,電荷量大小為 q, A、 距為 d穩(wěn)定時(shí)下列說(shuō)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(dòng)勢(shì)為 BvdD .電源的電動(dòng)勢(shì)為 Bvq3. （08 廣東卷）4.1930 年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖所示,這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì) D 形合 D、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說(shuō)法正確的是（）A. 離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B. 離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C. 離子從磁場(chǎng)中獲得能量D. 離子從電場(chǎng)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(duì)撞機(jī)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(fù)離子由靜止經(jīng)過(guò)電壓為U 的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向射入對(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A .對(duì)于給定的加速