课时突破练55　现代科技中的电场与磁场问题-2027版高考物理一轮复习

物理课时突破练55现代科技中的电场与磁场问题基础·满分练命题角度一

质谱仪1.

如图所示,电荷量相等的两种离子氖20和氖22从容器下方的狭缝S1飘入

(初速度为零)电场区,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。不考虑离子间的相互作用,则(

A

)A.

静电力对每个氖20和氖22做的功相等B.

氖22进入磁场时的速度较大C.

氖22在磁场中运动的半径较小D.

氖22在磁场中运动的时间较短A12345678910111213

12345678910111213命题角度二

回旋加速器2.

(2025广东茂名期中)如图所示,回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频

交流电源两极相接,两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于

盒底面,粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子(初速度不计)电荷

量为q,质量为m,粒子最大回旋半径为R,加速电压为U,下列说法中正确的是

(

C

)CB.

一个周期内粒子加速一次D.

粒子获得的最大动能与加速的次数有关12345678910111213

12345678910111213命题角度三

速度选择器模型3.

(2025广东大湾区联考)如图所示,M、N为速度选择器的上、下两个带电极板,两极板间有匀强电场和匀强磁场。匀强电场的电场强度大小为E、方向由M板指向N板,匀强磁场的方向垂直于纸面向里。速度选择器左右两侧各有一个小孔P、Q,连线PQ与两极板平行。某种带电微粒以速度v从P孔沿PQ连线射入速度选择器,从Q孔射出。12345678910111213不计微粒重力,下列说法正确的是(

C

)CA.

带电微粒一定带正电C.

若将该种带电微粒以速率v从Q孔沿QP连线射入,不能从P孔射出D.

若将该带电微粒以2v的速度从P孔沿PQ连线射入后将做类平抛运动12345678910111213

12345678910111213命题角度四

磁流体发电机模型4.

磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体(含有大量正、

负带电粒子)垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中,在相距为

d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下极板和电

阻R连接,上、下极板就是一个直流电源的两极。稳定时两板间等离子体有

电阻。12345678910111213忽略边缘效应,下列判断正确的是(

A

)AA.

上极板为负极B.

上、下两极板间的电压U=BvdC.

等离子体浓度越高,电动势越大D.

垂直两极板方向(即上、下方向)等离子体粒子受洛伦兹力(分力)和电场力平衡12345678910111213

12345678910111213命题角度五

电磁流量计5.

(2026江苏常州教育联合体联考)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,加垂直于上下底面磁感应强度为

B的匀强磁场,在前后两个面内侧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。12345678910111213若用Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积),下列说法中正确的是(

D

)DA.

若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高B.

电压表的示数与污水中离子浓度有关12345678910111213

12345678910111213命题角度六

霍尔元件6.

某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示,通有电流I的螺绕环在霍

尔元件处产生的磁场B=k1I,通有待测电流I'的直导线ab垂直穿过螺绕环中

心,在霍尔元件处产生的磁场B'=k2I'。调节电阻R,当电流表示数为I0时,元件

输出霍尔电压UH为零,则待测电流I'的方向和大小分别为(

D

)D12345678910111213

123456789101112137.

汽车装有加速度传感器,以测量汽车行驶时纵向加速度。加速度传感器有

一个弹性梁,一端夹紧固定,另一端连接霍尔元件,如图所示。汽车静止时,霍

尔元件处在上下正对的两个相同磁体中央位置,如果汽车有一向上的纵向加

速度,则霍尔元件离开中央位置而向下偏移。偏移程度与加速度大小有关。12345678910111213如霍尔元件通入从左往右的电流,则下列说法正确的是(

B

)A.

若霍尔元件材料为N型半导体(载流子为电子),则前表面比后表面的电势

高B.

若汽车加速度越大,则霍尔电压也越大C.

若汽车纵向加速度为0,增大电流,则监测到的霍尔电压也会增大D.

若汽车速度增大,则霍尔电压也增大B12345678910111213解析:N型半导体载流子为电子,电流从左往右,电子从右向左运动,电子受到

洛伦兹力的作用将在前表面聚集,直到粒子所受洛伦兹力与静电力平衡,前

后表面形成稳定的电势差,而后表面的电势比前表面的要高,故A错误;加速

度越大,偏移量越大,磁感应强度越大,霍尔电压越大,故B正确;若汽车纵向加

速度为0,则霍尔元件所处位置的磁感应强度为零,粒子不受洛伦兹力,不会出

现霍尔电压,故C错误;速度增大,但加速度不一定大,偏移量不一定大,霍尔电

压也不一定大,故D错误。12345678910111213能力·高分练

12345678910111213质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力),由静止开始从A板经电压为U的电场加速后,沿中心线通过静电分析器,再由P点垂直磁场边界进入磁分析器,最终打在胶片ON上,则(

D

)DA.

磁分析器中磁场方向垂直于纸面向外C.

仅改变粒子的比荷,粒子仍能打在胶片上的同一点12345678910111213

12345678910111213

BC12345678910111213

1234567891011121310.

(2025浙江温州期末)自行车速度计可以利用霍尔传感器获知自行车的运

动速率。如图甲所示,一块磁铁安装在前轮上,轮子每转一圈,磁铁就靠近传

感器一次,传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示,电源输出电压为U1,

当磁场靠近霍尔元件时,在导体前后表面间出现电势差U2(前表面的电势低

于后表面的电势)。下列说法中错误的是(

C

)A.

图乙中霍尔元件的载流子带负电B.

若电流I变大,则霍尔电势差U2变大C.

自行车的车速越大,则霍尔电势差U2越大D.

若传感器的电源输出电压U1变大,

则霍尔电势差U2变大C12345678910111213

1234567891011121311.

(2025河南南阳期中)在一次南极科考中,科考人员使用磁强计测定地磁

场的磁感应强度,其原理如图所示。电路中有一段长方体的金属导体,它

长、宽、高分别为a、b、c,放在沿y轴正方向的匀强磁场中,导体中电流沿x

轴正方向,大小为I。已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电荷

量为e,自由电子做定向移动可视为匀速运动,测出金属导体前后两个侧面间

电压为U,则(

B

)BA.

金属导体的前侧面电势较高12345678910111213

1234567891011121312.

如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是

两个D形金属盒。回旋加速器D形盒半径为R,狭缝宽为d,所加匀强磁场的磁

感应强度为B,所加高频交变电源的电压为U,质量为m、电荷量为q的质子从

右半盒的圆心附近由静止出发,经加速、偏转等过程达最大能量后由导向板

处射出。带电粒子在磁场中运动的能量E随时间的变化规律如图乙所示,甲乙12345678910111213忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是(

D

)DA.

在E-t图中应有tn-tn-1>tn+1-tnB.

在E-t图中应有En-En-1>En+1-En12345678910111213

12345678910111213素养·提升练13.

(14分)如图所示,加速电场两极板间的电压为U0,板间距离为d。将质量为m、电荷量为q的带正电粒子注入加速电场中的P点(忽略粒子的初速度和重力),取P点离加速电场负极板上小孔N的距离为x,粒子经电场加速从小孔N射出;再经速度选择器筛选,从磁分析器左边通道入口的中点进入磁分析器,磁分析器通道是以O点为圆心、内半径为0.5R、外半径为1.5R的半圆环,在磁分析器的右端放置照相底片。速度选择器和磁分析器内存在磁感