2020高考物理大一輪復(fù)習(xí)新課改省份專用講義第十章第64課時(shí)磁場技術(shù)應(yīng)用實(shí)例題型研究課含答案

1、由qvBr得Ekm2m第64課時(shí)磁場技術(shù)應(yīng)用實(shí)例(題型研究課)命題點(diǎn)一組合場應(yīng)用實(shí)例考法1回旋加速器1構(gòu)造：如圖所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒的縫隙處于勻強(qiáng)磁場中。2原理：交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，粒子經(jīng)mv2q2B2r2，可見粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度與加速電壓無關(guān)。例1如圖為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的定，且被限制在AC板間，虛線中間不需加電場。帶電粒子從P0處以射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)接交流電源，D形盒處電場加速，經(jīng)磁場回旋。B和D形盒半徑r決定，加速電場場強(qiáng)大小恒速度v0沿電場線方向動(dòng)。對(duì)這種改進(jìn)后的回旋加速器，

2、下列說法正確的是()A帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次B帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2P3P4C帶電粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)D加速電場方向需要做周期性的變化解析帶電粒子只有經(jīng)過AC板間時(shí)被加速，即帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次，加速電場的方向不需要改變，故A、D錯(cuò)誤；根據(jù)rvmv2mqB得，則P1P22(r2r1)qB，因?yàn)閹щ娏Ｗ用窟\(yùn)動(dòng)一周被加速一次，根據(jù)v22v122ad(定值)，知每運(yùn)動(dòng)一周，速度的變化量不等，且v4v3P3P4，故B錯(cuò)誤；當(dāng)帶電粒子從D形盒得，v，知帶電粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)，故C正確。中出來時(shí)，速度最大，根據(jù)rmvqBrqBm答案C考法2質(zhì)譜儀1構(gòu)造：如圖所示

3、，由粒子源、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場和照相底片等構(gòu)成。2原理：粒子在加速電場中由靜止被加速，根據(jù)動(dòng)能定理，有qUmv2，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有12mv2qvBR。例2質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如理示意圖，現(xiàn)利用質(zhì)譜儀對(duì)氫元素進(jìn)行測量。讓氫元素三種同位素的離子圖所示為質(zhì)譜儀的原流從容器A下方的小解析離子通過加速電場的過程，有qUmv2，因?yàn)殡㈦?、氚三種離子的電荷量相同、質(zhì)量依次增大，故誤；由qvBmR及qUmv2，可得RB22mUq，故氕、氘、氚三種離子在磁場中的軌跡半徑依次增大，所以a、孔S無初速度飄入電勢差為U的加速電場，加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，

4、氫的三種同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”。則下列判斷正確的是()A進(jìn)入磁場時(shí)速度從大到小依次是氕、氘、氚B進(jìn)入磁場時(shí)動(dòng)能從大到小依次是氕、氘、氚C在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間由大到小依次是氕、氘、氚Da、b、c三條“質(zhì)譜線”依次對(duì)應(yīng)氕、氘、氚12m2進(jìn)入磁場時(shí)動(dòng)能相同，速度依次減小，A正確，B錯(cuò)誤；由TqB可知，氕、氘、氚三種離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期依次增大，又三種離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均為半個(gè)周期，故在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間由大到小依次為氚、氘、氕，C錯(cuò)v211b、c三條“質(zhì)譜線”依次對(duì)應(yīng)氚、氘、氕，D錯(cuò)誤。答案A規(guī)律方法(1)回旋加速器解題要點(diǎn)：加速電壓是交變電壓，其周期和粒子在磁場中做

5、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同；粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒最大半徑R決定，而與加速電壓無關(guān)。(2)質(zhì)譜儀(根據(jù)帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)量的差異來區(qū)分不同粒子的儀器)解題要點(diǎn)：初始時(shí)粒子具有的相同、不同的參量，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律找出最后造成偏轉(zhuǎn)量不同的原因。集訓(xùn)沖關(guān)1(多選)1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖所示，這臺(tái)加速器解析：選AD由R知，隨著被加速離子的速度增大，離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑逐漸增大，所D由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、2構(gòu)成，其間留有空隙。下列說法正確的是()A離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C離子從磁場中獲得能量D離子從電場中獲

6、得能量mvqB以離子必須由加速器中心附近進(jìn)入加速器，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；離子在電場中被加速，使動(dòng)能增加，在磁場中洛倫茲力不做功，離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不改變，即離子從電場中獲得能量，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。2.質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可視為零)，經(jīng)加速電場加速后垂直進(jìn)記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，A若離子束是同位素，則x越小，離子質(zhì)量越大構(gòu)造原理如圖。離子源入有界勻強(qiáng)磁場，到達(dá)可以判斷()B若離子束是同位素，則x越小，離子質(zhì)量越小C只要x相同，則離子質(zhì)量一定相同Dx越大，則離子的比荷一定越大解析：選B

7、由qUmv2，qvB，解得r，又x2rmv2112rB2mU2qB2mUq，分析各選項(xiàng)可知只有B正確。命題點(diǎn)二疊加場應(yīng)用實(shí)例裝置原理圖規(guī)律所以QvSDU速度選擇器磁流體發(fā)電機(jī)電磁流量計(jì)E若qv0BEq，即v0B，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)U電，兩極電壓為U時(shí)穩(wěn)定，有qdqv0B，UBdv0UUDqqvB，所以vDB，4B霍爾元件當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差例1帶正電的甲、乙、丙三個(gè)粒子(不計(jì)重力)分別以速度v甲、v乙、v丙垂直射入電場和磁場相互垂直的復(fù)合場中，其軌跡如圖所示，則下列說法正確的是()Av甲v乙v丙

8、Bv甲v乙qE，即EEEv甲B，同理可得v乙B，v丙v乙v丙，故A正確，B錯(cuò)誤；電場力對(duì)甲做負(fù)功，甲的速度一定減小，對(duì)丙做正功，丙的速度一定變大，故C、D錯(cuò)誤。答案A例2如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖，金屬板M、N正對(duì)直于紙面，在兩板之間接有電阻R，在極板間有垂直于紙面向里的勻別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束)從左向右進(jìn)入極板間時(shí)，下列說法中AN板的電勢高于M板的電勢BM板的電勢等于N板的電勢著平行放置，且板面垂強(qiáng)磁場。當(dāng)?shù)入x子束(分正確的是()CR中有由b流向a的電流DR中有由a流向b的電流解析根據(jù)左手定則可知正離子向上極板偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向下極板偏轉(zhuǎn)，則M板的電勢高于N板的電勢；M板相當(dāng)于電源的正

9、極，R中有由a流向b的電流，據(jù)以上分析可知，D正確。答案D例3電磁泵在目前的生產(chǎn)、科技中得到了廣泛應(yīng)用。如圖所示，泵體是一個(gè)長方體，ab邊長為L1，兩側(cè)端面是邊長為L2的正方形；流經(jīng)泵體內(nèi)的液體密度為，在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電導(dǎo)率為(電阻率的倒數(shù))，泵體所在處有方向垂直向外的磁場B，把泵體的上、下兩表面接在電壓為U(內(nèi)阻不計(jì))的電源上，則()L1L2相反，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電阻定律，泵體內(nèi)液體的電阻RSL，因此流過泵體的電流IRUL1，A泵體上表面應(yīng)接電源負(fù)極ULB通過泵體的電流I1C增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可獲得更大的抽液高度D減小液體的電導(dǎo)率可獲得更大的抽液高度解析當(dāng)泵體上表面接電源負(fù)極時(shí)，電流從下向

10、上流過泵體，泵體內(nèi)液體受到的磁場力水平向右，與抽液方向1UL1L21故B錯(cuò)誤；增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，泵體內(nèi)液體受到的磁場力變大，因此可獲得更大的抽液高度，故C正確；若減小液體的電導(dǎo)率，可以使電流減小，受到的磁場力減小，使抽液高度減小，故D錯(cuò)誤。答案C規(guī)律方法速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)等原理基本相同。解題時(shí)：一是要應(yīng)用洛倫茲力確定粒子偏轉(zhuǎn)方向；二是要應(yīng)用電場力和洛倫茲力的平衡條件。判斷洛倫茲力方向時(shí)一定要注意區(qū)分正、負(fù)粒子。集訓(xùn)沖關(guān)1.(多選)如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有E的速率vB，那么()A帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)，才能沿直線通過B帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，才能沿直線通過C不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)，都能沿直線通過D不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，都能沿直線通過解析：選AC按四個(gè)選項(xiàng)要求讓粒子進(jìn)入，可知只有A、C選項(xiàng)中粒子所受洛倫茲力與電場力等大反向，能沿直線勻速通過磁場。2.目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)。如圖所理：將一束等離子體噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長(沿初速示表明了它的發(fā)電原屬板上就會(huì)聚集電荷，度方向)為L，板間距離為d，金屬板的正對(duì)面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于離子初速度方向，負(fù)載電阻為R，電