高考物理一轮复习第九章磁场专题强化十带电粒子在复合场中运动的实例分析学案

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答案 BCD

解析 因为三束正离子在两极板间都是沿直线运动的，电场力等于洛伦兹力，可以判断三束正离子的速度一定相同，且电场方向一定由a指向b，A错误，C正确；在右侧磁场中三束正离子转动半径不同，可知这三束正离子的比荷一定不相同，B项正确；若将这三束离子改为带负电，而其他条件不变的情况下分析受力可知，三束离子在两板间仍做匀速直线运动，仍能从d孔射出，D项正确．

7．(多选)磁流体发电是一项新兴技术，它可把气体的内能直接转化为电能，图16是它的示意图，平行金属板A、C间有一很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子)喷入磁场，两极板间便产生电压，现将A、C两极板与电阻R相连，两极板间距离为d，正对面积为S，等离子体的电阻率为ρ，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直磁场方向射入A、C两板之间，则稳定时下列说法中正确的是( )

图16

A．极板A是电源的正极 B．电源的电动势为Bdv C．极板A、C间电压大小为

BdvSRRS＋ρd D．回路中电流为答案 BC

BdvR 解析 等离子体喷入磁场，带正电的离子因受到竖直向下的洛伦兹力而向下偏转，带负电的离子向上偏转，即极板C是电源的正极，A错；当带电离子以速度v做直线运动时，qvB灿若寒星

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＝q，所以电源电动势为Bdv，B对；极板A、C间电压U＝IR，而I＝

EBdvddRS＋ρdR＋ρS＝

BdvS，

则U＝

BdvSRRS＋ρd，所以C对，D错．

8．(多选)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17所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a＝1m、b＝0.2m、c＝0.2m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B＝1.25T的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，用电压表测得两个电极间的电压U＝1V．且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力Ff＝kLv，其中比例系数k＝15N·s/m2，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速．下列说法中正确的是( )

图17

A．金属板M电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多 B．污水中离子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响 C．污水的流量(单位时间内流出的污水体积)Q＝0.16m3/s

D．为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压强差为Δp＝1500Pa 答案 CD

解析 根据左手定则，知负离子所受的洛伦兹力方向向下，则负离子向下偏转，N板带负电，M板带正电，则N板的电势比M板电势低，故A错误；最终离子在电场力和洛伦兹

U力作用下平衡，有qvB＝q，解得U＝vBc，与离子浓度无关，故B错误；污水的流速vc＝

UBc，则流量Q＝vbc＝

Ub1×0.2B＝1.25

m3/s＝0.16 m3/s，故C正确；污水的流速v＝

UBc＝

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m/s＝4 m/s; 污水流过该装置时受到的阻力Ff＝kLv＝kav＝15×1×4N＝60N，

1.25×0.2

为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压力差是60N，则压强差为Δp＝＝

1

FSPa＝1500Pa，故D正确．

0.2×0.2

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题组1 质谱仪的原理和分析

1．(多选)如图1是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是( )

图1

A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

EBD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 答案 ABC

解析 质谱仪是分析同位素的重要工具，A正确．在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知B正确．由qE＝qvB可得v灿若寒星

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＝，C正确．粒子在平板S下方的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径R＝

EmvBqB0

，所以＝

qvmB0R，

D错误．

2．(多选)如图2所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外．一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点．不计粒子重力．下列说法正确的是( )

图2

A．极板M比极板N的电势高 B．加速电场的电压U＝ER C．直径PQ＝2BqmER

D．若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷 答案 AD

解析 粒子在静电分析器内沿电场线方向偏转，说明粒子带正电荷，极板M比极板N的电1mv2ER2势高，选项A正确；由Uq＝mv和Eq＝可得U＝，选项B错误；直径PQ＝2r＝2R22mv＝2

ERmB2qBq，可见只有比荷相同的粒子才能打在胶片上的同一点，选项C错误，D正

确．

题组2 回旋加速器的原理和分析

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