专题提升课14　现代科技中的电场与磁场问题-2027版高考物理一轮复习

物理专题提升课14现代科技中的电场与磁场问题考点一质谱仪能力高分练课中关键能力·可视思维例1(2024甘肃卷)质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为U;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为E1,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为B1,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动,再由O点进入偏转分离器做圆周运动,最后打到照相底片的P点处,运动轨迹如图中虚线所示。(1)粒子带正电还是负电?求粒子的比荷。(2)求O点到P点的距离。(3)若速度选择器Ⅱ中匀强电场的电场强度大小变为E2(E2略大于E1),方向不变,粒子恰好垂直打在速度选择器右挡板的O'点上。求粒子打在O'点的速度大小。

考点二回旋加速器例2(2024江苏卷)如图所示,两个半圆环区abcd、a'b'c'd'中有垂直纸面向里的匀强磁场,区域内、外边界的半径分别为R1、R2。ab与a'b'间有一个匀强电场,电势差为U,cd与c'd'间有一个插入体,电子每次经过插入体速度减小为原来的k倍。现有一个质量为m、电荷量为e的电子,从cd面射入插入体,经过磁场、电场后再次到达cd面,速度增加,多次循环运动后,电子的速度大小达到一个稳定值,忽略相对论效应,不计电子经过插入体和电场的时间。求:(1)电子进入插入体前后在磁场中运动的半径r1、r2之比;(2)电子多次循环后到达cd的稳定速度v;(3)若电子到达cd中点P时速度稳定,并最终到达边界d,求电子从P到d的时间t。

(3)电子到达cd中点P时速度稳定,并最终到达边界上的d点。由Р点开始相继在两个半圆区域的运动轨迹如下图所示。

考点三复合场在科技中的四种应用

C

角度二磁流体发电机模型例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

角度三电磁流量计例5

工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体体积),原理如图甲所示,在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为B的匀强磁场,当导电液体流过此磁场区域时,测出管壁上下M、N两点间的电势差U,就可计算出管中液体的流量。为了测量某工厂的污水排放量,技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计,如图乙所示,已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为20cm和10cm。当流经电磁流量计的液体速度为10m/s时,其流量约为280m3/h,若某段时间内通过电磁流量计的流量为70m3/h,则在这段时间内(

)A.M点的电势一定低于N点的电势B.通过排污管的污水流量约为140m3/hC.排污管内污水的速度约为2.5m/sD.电势差U与磁感应强度B之比约为0.25m2/sD

角度四霍尔元件例6(多选)(2025湖南长沙模拟)为了市民换乘地铁方便,厦门海沧区政府在地铁口和主要干道上投放了大量共享电动车。骑行者通过拧动把手来改变车速,把手内部结构如图甲所示,其截面如图乙所示。稍微拧动把手,霍尔元件保持不动,磁铁随把手转动,与霍尔元件间的相对位置发生改变,穿过霍尔元件的磁场强弱和霍尔电压UH大小随之变化。已知霍尔电压越大,电动车能达到的最大速度vm越大,霍尔元件工作时通有如图乙所示的电流I,载流子为电子,则(

)A.霍尔元件下表面电势高于上表面B.霍尔元件下表面电势低于上表面C.从图乙所示位置沿a方向稍微拧动把手,可以增大vmD.其他条件不变,调大电流I,可以增大vmAD

解题精要装置原理图规律速度选择