2019版高考物理一轮复习小专题6带电粒子在复合场中运动的科技应用课件.ppt

小专题6,带电粒子在复合场中运动的科技应用,突破1,速度选择器(如图Z6-1所示),图Z6-1(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直.这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器.,【典题1】(2017年福建厦门质检)速度选择器的原理图如图Z6-2所示，已知电场强度为E、磁感应强度为B并相互垂直分布，某一带电粒子(重力不计)沿图中虚线水平通过.则该带电,粒子(,),A.一定带正电,B.速度大小为,EB,C.可能沿QP方向运动,图Z6-2,为qE，洛伦兹力大小FqvBqE，两个力平衡，速度v，,故C错误，若速度v，则粒子受到的洛伦兹力大于电场力，,解析：粒子从左射入，不论带正电还是负电，电场力大小,EB,粒子做匀速直线运动，故A错误，B正确.此粒子从右端沿虚线方向进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，,EB,使粒子偏转，只有当粒子带负电时粒子才向下偏转，故D错误.,答案：B,【考点突破1】如图Z6-3所示，在平行线MN、PQ之间存在竖直向上的匀强电场和垂直于纸面的磁场(未画出)，磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大.一带电微粒进入该区域时，由于受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线OO通过该区域.带电微粒所受的重力忽略不计，运动过程带电量不变.下列判断正确,的是(,),A.微粒从左向右运动，磁场方向向里B.微粒从左向右运动，磁场方向向外,图Z6-3,C.微粒从右向左运动，磁场方向向里D.微粒从右向左运动，磁场方向向外,解析：由微粒恰好能沿水平直线OO通过该区域说明洛伦兹力qvB与电场力qE平衡，微粒受到空气阻力作用，速度,逐渐减小，沿运动方向磁场的磁感应强度必须逐渐增大，因此微粒从左向右运动，磁场方向向外，B正确.,答案：B,突破2,磁流体发电机,(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能.(2)根据左手定则，图Z6-4中的B是发电机正极.图Z6-4(3)磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，的最大电势差UBLv.,【典题2】(多选，2016年河北冀州中学高三检测)磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的磁场，磁场方向与两板平行，并与气流垂直，如图Z6-5所示.把两板与外电阻R连接起来，在磁场力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流.设该,),气流的导电率(电阻率的倒数)为，则(图Z6-5,解析：根据左手定则知正电荷向上偏，负电荷向下偏，下极板带负电，所以流过外电阻R的电流方向为M到N.最终电荷,答案：AC,【考点突破2】(多选)磁流体发电机的原理示意图如图Z6-6所示，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R.在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场.当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入,极板时，下列说法正确的是(,),A.N板的电势高于M板的电势B.M板的电势高于N板的电势C.R中有由b向a方向的电流,D.R中有由a向b方向的电流,图Z6-6,解析：根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电荷向下极板偏转，则M板的电势高于N板的电势，选项A错误，B正确；M板相当于电源的正极，那么R中有由a向b方向的电流，选项C错误，D正确.,答案：BD,突破3,电磁流量计,工作原理：如图Z6-7所示，圆形导管的直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡,图Z6-7,【典题3】为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图Z6-8所示的流量计.该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口.在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前、后两个内侧面分别固定有金属板作为电极.污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是,(,),图Z6-8,A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B.若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C.污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D.污水流量Q与U成正比，与a、b无关,解析：无论污水中正离子多还是负离子多，由左手定则知转，电压表示数恒定，与污水中离子浓度无关，A、B、C错误；,由Qvbc可得Q,UcB,，Q与U成正比，与a、b无关，D正确.,答案：D,【考点突破3】(多选，2017年江西上饶二模)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图Z6-9所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a1m、b0.2m、c0.2m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B1.25T的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，测得两个电极间的电压U1V.且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力fkLv，其中比例系数k15Ns/m2，L为污水沿流速方向的长度，,v为污水的流速.下列说法正确的是(,),图K6-9,A.金属板M电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中,负离子较多,B.污水中离子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响C.污水的流量(单位时间内流出的污水体积)Q0.16m3/sD.为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压,强差为p1500Pa,答案：CD,突破4,霍尔元件,在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图Z6-10所示.图Z6-10,【典题4】(2017年江西南昌三校大联考)如图Z6-11所示，厚度为h，宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上、下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应.,下列说法正确的是(,),A.上表面的电势高于下表面电势,B.仅增大h时，上、下表面的电势差增大,图Z6-11,C.仅增大d时，上、下表面的电势差减小D.仅增大电流I时，上、下表面的电势差减小答案：C,，正,，正,【考点突破4】如图Z6-12所示，一段长方体形导电材料，左、右两端面的边长都为a和b，内有带电荷量为q的某种自由运动电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电材料单位体积内自由运动电,),荷数及自由运动电荷的正负分别为(图Z6-12,A.,IB|q|aU,，负,B.,IB|q|aU,C.,IB|q|bU,，负,IBD.|q|bU,，所以C项正确，A、B、D项错误.,解析：建立霍尔效应模型，根据左手定则，不管正电荷还是负电荷均应该向上偏，由于上表面的电势比下表面的电势低，说明电荷电性为负.当导电材料上、下表面之间的电压为U时，表达式Inqvab，解得导电材料单位体积内自由运动的电荷数,n,IB|q|bU,答案：C,突破5,质谱仪,(1)构造：如图Z6-13所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.图Z6-13,【典题5】(多选)质谱仪的原理如图Z6-14所示.从粒子源S出来时的粒子速度很小，可以看做初速度为零，粒子经过电场加速后进入有界的垂直于纸面向里的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点，测得P点到入口的距离为,x，则以下说法正确的是(,),图Z6-14A.仅加速电压增大，其他量不变，则x增大B.仅匀强磁场增强，其他量不变，则x增大C.仅粒子的质量增大，其他量不变，则x增大D.仅粒子的电荷量增加，其他量不变，则x增大,答案：AC,【考点突破5】如图Z6-15所示，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强偏转电场.一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入电场强度大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上.已知同位素离子的电荷量为q(q0)，速度选择器内部存在着相互垂直的电场强度大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L，忽略重力的影响.,(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小.,(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示).,图Z6-15,突破6,回旋加速器,(1)构造：如图Z6-16所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源.D形盒处于匀强磁场中.图Z6-16,子经电场加速，经磁场回旋，由qvB,(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒,mv2r,，得Ekm,q2B2r22m,，可,见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和“D”形盒的半径r决定，与加速电压无关.,【典题6】(2017年四川绵阳高三月考)如图Z6-17所示，回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的“D”形金属盒.把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下.连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出，如果用同一回旋加,流电源的周期和引出时的最大动能，下列说法正确的是(,),A.加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较大B.加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较大C.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小D.加速氚核的交流电源的周期较小；氚,核获得的最大动能较小,图Z6-17,答案：C,【考点突破6】(多选)回旋加速器的工作原理图如图Z6-18甲所示.D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，它们之间有一定的电势差，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速.两半圆形金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆形金属盒中做匀速圆周运动.若带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下