高考物理专题-磁场与现代科技

1、磁场与现代科技质谱仪的原理和分析(1) 构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成(2) 原理：粒子由静止被加速电场加速，qUmv2.粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvBm.由以上两式可得r，m，.(2021·连云港期中调研改编)如图所示，一束电荷量相同的带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场和匀强电场(左侧极板带正电，右侧极板带负电)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强偏转磁场，最终打在A1、A2上，下列说法中正确的是()A. 粒子带负电B. 速度选择器中磁场方向为垂直纸面向里C. 所有打在A1A2上的粒子，在匀强偏转磁场中的运

2、动时间都相同D. 粒子打在A1A2上的位置越远，粒子的质量越大例题固法11. (2021·南京一中)如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P，进入另一匀强磁场(B)，最终打在A1A2上下列说法中错误的是()A. 粒子带正电B. 所有打在A1A2上的粒子，在磁场B中运动轨迹都相同C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D. 粒子打在A1A2上的位置越靠近P，粒子的比荷越大2. 如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器静电分析

3、器通道中心线半径为R，通道内有均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零，重力不计)，经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器下列说法中正确的是()A. 磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向内B. 加速电场中的加速电压 UERC. 磁分析器中圆心O2到Q点的距离 dD. 任何离子若能到达P点，则一定能进入收集器回旋加速器的原理和分析(1) 构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，“

4、D”形盒的缝隙处接交流电源，“D”形盒处于匀强磁场中(2) 原理：交流电源的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由qvBm，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和“D”形盒半径r决定，与加速电压无关(2019·南京三模)如图所示为某回旋加速器示意图，利用回旋加速器对H粒子进行加速，此时“D”形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，“D”形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U.忽略相对论效应和粒子在“D”形盒缝隙间的运动时间，下列说法中正确的是()A. 保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子B. 只增大加速电压，H粒子获得的最大动能增大C. 只增大加

5、速电压，H粒子在回旋加速器中运动的时间变短D. 回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子例题固法21. (2020·广东深圳质检)1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与“D”形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上，中心A处粒子源产生的粒子飘入狭缝中由初速度为零开始加速，最后从出口处飞出“D”形盒的半径为R，下列说法中正确的是()A. A粒子在出口处的最大动能与加速电压U有关B. 粒子在出口处的最大动能与“D”形盒的半径无关C. 粒子在“D”形盒中运动的总时间与交流电源的周期T有

6、关D. 粒子在“D”形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关2. 图甲是某回旋加速器的示意图，其核心部分是两个“D”形金属盒“D”形盒与高频电源相连，且置于垂直于盒面的匀强磁场中带电粒子在电场中的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是()甲乙A. 在Ekt图中有t4t3t3t2t2t1B. 在Ekt图中有Ek4Ek3Ek3Ek2Ek2Ek1C. 若粒子加速次数越多，则射出加速器的粒子动能就越大D. 若加速电压越大，则射出加速器的粒子动能就越大速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应1. 速度选择器(如图所示)(1) 平行板中电场强度E和磁感

7、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，所以叫速度选择器(2) 带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qEqvB，即v.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，如图中的B是发电机正极 (3) 磁流体发电机两极板间的距离为l，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则由qEqqvB得两极板间能达到的最大电势差UBlv.3. 电磁流量计工作原理：如图所示，圆形导管直径为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

8、受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即qvBqEq，所以v，因此液体流量QSv·.4. 霍尔效应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，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图所示(2021·南通期中调研改编)某磁流体发电机原理如图所示，等离子体高速喷射到加有强磁场的管道内，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向A、B两金属板偏转，形成直流电源对外供电则()A. 仅减小两板间的距离，发电机的电动势将增大B. 仅增强磁感应强度，发电机的电动势将减小C. 仅增加负载的阻值，发电机的输出功率将增大D. 仅增大磁流体的喷射速度，发电机的总功率将增大例题固法31. 在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直一带电粒子(重力不计) 从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子()A. 一定带正电B. 速度vC. 若速度v，粒子一定不能从板间射出D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动2. (2020·通州、海门、启东联考)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的表面向下，通入图示方