2027届新高考物理热点精准复习：现代科技中的电场与磁场问题

2027届新高考物理热点精准复习现代科技中的电场与磁场问题专题概述:带电粒子在组合场、叠加场中的运动规律广泛应用于人们的生产、生活及现代科技中,组合场应用实例主要有质谱仪和回旋加速器;叠加场应用实例有速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件等。题型一电场和磁场组合的应用实例一、质谱仪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。

二、回旋加速器1.构造:如图所示,D1、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交变电流,D形盒处于匀强磁场中。2.原理:①交变电流周期和粒子做圆周运动的周期相等;②使粒子每经过一次D形盒缝隙,粒子被加速一次。

考向一质谱仪的原理及应用典题1

如图所示,钠的两种同位素阳离子(20Na+)和(22Na+)从容器下方的狭缝S1飘入电场区,它们的初动能为零,电荷量均为e,经电场加速后通过狭缝S2、S3垂直于磁场边界MN射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,离子经磁场偏转后发生分离,最终到达照相底片D上。已知加速电场的电压U=100V,磁场的磁感应强度大小B=0.10T,不考虑离子间的相互作用。(1)求两种离子在磁场中运动的半径之比;(2)实际上两种离子从狭缝S1飘入电场时的初动能不可能为零,假设其初动能介于0~20eV之间,通过计算说明两种离子经磁场偏转后在底片上是否分离;(3)若(2)问中两种离子在底片上不能分离,试对该质谱仪提出两条改进建议。

B

题型二电场与磁场叠加的应用实例装置原理图规律速度选择器磁流体发电机装置原理图规律电磁流量计霍尔元件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电势差考向一速度选择器的原理及应用典题3

如图所示,一对平行金属板间存在匀强电场和匀强磁场,其中电场的方向与金属板垂直,磁场的方向与金属板平行且垂直于纸面向里。一带正电粒子以速度v0自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线做匀速直线运动,所有粒子均不考虑重力的影响。以下说法正确的是(

)A.仅改变粒子的速度大小,粒子仍能够做匀速直线运动B.仅改变粒子的比荷,粒子仍能够做匀速直线运动C.仅改变电场的方向,粒子仍能够做匀速直线运动D.其他条件不变,改为自A点沿中轴线射入,粒子仍能做匀速直线运动B

考向二磁流体发电机的原理及应用典题4(多选)(2024湖北卷)磁流体发电机的原理如图所示,MN和PQ是两平行金属极板,匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场,极板间便产生电压。下列说法正确的是(

)A.极板MN是发电机的正极B.仅增大两极板间的距离,极板间的电压减小C.仅增大等离子体的喷入速率,极板间的电压增大D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度,极板间的电压增大AC

考向三电磁流量计的原理及应用典题5(2025北京卷)电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积,如图所示,内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成,空间有垂直于管道轴线的匀强磁场,磁感应强度为B,液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动,圆管壁上的M、N两点连线为直径,且垂直于磁场方向,M、N两点的电势差为U0,下列说法错误的是(

)A.N点电势比M点高B.U0正比于流量QC.在流量Q一定时,管道半径越小,U0越小D.若直径MN与磁场方向不垂直,测得的流量Q偏小C

考向四霍尔元件的原理及应用典题6(2024江西卷)石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料,具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子(电子)浓度。如图甲所示,在长为a、宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电极1、3间通以恒定电流I,电极2、4间将产生电压U。当I=1.00×10-3A时,测得U-B关系图线如图乙所示,元电荷e=1.60×