（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場 專題突破九 帶電粒子在復(fù)合場中運動實例講義（含解析）.docx

專題突破九帶電粒子在復(fù)合場中運動實例一、帶電粒子在復(fù)合場中的運動1疊加場與組合場(1)疊加場：電場、磁場、重力場共存，或其中某兩場共存(2)組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，或在同一區(qū)域，電場、磁場分時間段或分區(qū)域交替出現(xiàn)2運動分類(1)靜止或做勻速直線運動當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運動(2)勻速圓周運動當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等、方向相反時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動(3)較復(fù)雜的曲線運動當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上時，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線(4)分階段運動帶電粒子可能依次通過幾個情況不同的復(fù)合場區(qū)域，其運動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運動過程由幾種不同的運動階段組成二、電場與磁場的組合應(yīng)用實例裝置原理圖規(guī)律質(zhì)譜儀帶電粒子由靜止被加速電場加速qUmv2，在磁場中做勻速圓周運動qvBm，則比荷回旋加速器交變電流的周期和帶電粒子做圓周運動的周期相同，帶電粒子在做圓周運動過程中每次經(jīng)過D形盒縫隙都會被加速由qvBm得最大動能Ekm三、電場與磁場的疊加應(yīng)用實例裝置原理圖規(guī)律速度選擇器若qv0BEq，即v0，帶電粒子做勻速直線運動電磁流量計qqvB，所以v，所以流量QvS()2霍爾元件當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差磁流體發(fā)電機等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負電荷，兩極板間電壓為U時穩(wěn)定，qv0B，Uv0Bd命題點一質(zhì)譜儀的工作原理與應(yīng)用1作用測量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素2原理(如圖1所示)圖1(1)加速電場：qUmv2；(2)偏轉(zhuǎn)磁場：qvB，l2r；聯(lián)立可得r，m，.例1(2017江蘇單科15改編)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖2所示大量的帶電荷量為q、質(zhì)量為2m的離子飄入電壓為U0的加速電場，其初速度幾乎為0，經(jīng)加速后，通過寬為L的狹縫MN沿著與磁場垂直的方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片上圖中虛線為經(jīng)過狹縫左、右邊界M、N時離子的運動軌跡不考慮離子間的相互作用圖2(1)求離子打在底片上的位置到N點的最小距離x；(2)在圖中用斜線標出磁場中離子經(jīng)過的區(qū)域，并求該區(qū)域最窄處的寬度d.答案(1)L(2)見解析圖解析(1)設(shè)離子在磁場中的運動半徑為r1，在電場中加速時，有qU02mv2在勻強磁場中由牛頓第二定律得qvB2m解得r1根據(jù)幾何關(guān)系得，離子打在底片上的位置到N點的最小距離x2r1L，解得xL.(2)如圖，最窄處位于過兩虛線交點的垂線上最窄處寬度dr1解得d命題點二回旋加速器工作原理與應(yīng)用1構(gòu)造：如圖3所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒處于勻強磁場中，D形盒的縫隙處接交流電源圖32原理：交流電周期和粒子做圓周運動的周期相等，使粒子每經(jīng)過一次D形盒縫隙，粒子被加速一次3最大動能：由qvmB、Ekmmv得Ekm，粒子獲得的最大動能由磁感應(yīng)強度B和D形盒半徑R決定，與加速電壓無關(guān)4運動的總時間：粒子在磁場中運動一個周期，被電場加速兩次，每次增加動能qU，加速次數(shù)n，粒子在磁場中運動的總時間tT.例2(多選)(2018南通市等六市一調(diào))回旋加速器的工作原理如圖4所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子在狹縫間加速的時間忽略不計勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B、方向與盒面垂直粒子源A產(chǎn)生的粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，U為加速電壓，則()圖4A交變電壓的周期等于粒子在磁場中回旋周期的一半B加速電壓U越大，粒子獲得的最大動能越大CD形盒半徑R越大，粒子獲得的最大動能越大D磁感應(yīng)強度B越大，粒子獲得的最大動能越大答案CD解析為了保證粒子每次經(jīng)過電場時都被加速，必須滿足交變電壓的周期和粒子在磁場中回旋周期相等，故A錯誤；根據(jù)洛倫茲力提供向心力qvB，解得v，動能為：Ekmv2，可知，帶電粒子的動能與加速度電壓無關(guān)，D形盒半徑R越大，磁感應(yīng)強度B越大，粒子獲得的最大動能越大，B錯誤，C、D正確命題點三疊加場實例分析共同特點：若不計重力，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運動時，qvBqE.1速度選擇器圖5(1)平行板間電場強度E和磁感應(yīng)強度B互相垂直(如圖5)(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qvBqE，即v.(3)速度選擇器只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量(4)速度選擇器具有單向性2磁流體發(fā)電機(1)原理：等離子體噴入磁場，正、負離子在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集在A、B板上，產(chǎn)生電勢差，它可以把離子的動能通過磁場轉(zhuǎn)化為電能(如圖6)圖6(2)電源正、負極判斷：根據(jù)左手定則可判斷出圖中的B板是發(fā)電機的正極(3)電源電動勢U：設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，兩極板間的距離為l，磁場磁感應(yīng)強度為B，等離子體的電阻率為，噴入氣體的速度為v，板外電阻為R.當(dāng)正、負離子所受電場力和洛倫茲力平衡時，兩極板間達到的最大電勢差為U(即電源電動勢)，則qqvB，即UBlv.(4)電源內(nèi)阻：r.(5)回路電流：I.3電磁流量計(1)流量(Q)的定義：單位時間流過導(dǎo)管某一截面的導(dǎo)電液體的體積(2)公式：QSv；S為導(dǎo)管的截面積，v是導(dǎo)電液體的流速(3)導(dǎo)電液體的流速(v)的計算圖7如圖7所示，一圓柱形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向右流動導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使a、b間出現(xiàn)電勢差，當(dāng)自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差(U)達到最大，由qqvB，可得v.(4)流量的表達式：QSv.(5)電勢高低的判斷：根據(jù)左手定則可得a>b.4霍爾效應(yīng)的原理和分析(1)定義：如圖8，高為h、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強磁場B中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的上表面A和下表面A之間產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為霍爾電壓圖8(2)電勢高低的判斷：導(dǎo)體中的電流I向右時，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A的電勢高；若自由電荷為正電荷，則上表面A的電勢高(3)霍爾電壓的計算：導(dǎo)體中的自由電荷(電荷量為q)在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，A、A間出現(xiàn)電勢差，當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時，A、A間的電勢差(U)就保持穩(wěn)定，由qvBq，InqvS，Shd；聯(lián)立得Uk，k稱為霍爾系數(shù)模型1速度選擇器例3(2018泰州中學(xué)月考)在如圖9所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應(yīng)強度B相互垂直一帶電粒子(重力不計)從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動，則該粒子()圖9A一定帶正電B速度大小vC若速度大小v，粒子一定不能從板間射出D若此粒子從右端沿虛線方向進入，仍做直線運動答案B解析粒子帶正電和負電均可，選項A錯誤；由于粒子做直線運動，故粒子所受洛倫茲力等于電場力，即qvBqE，解得速度大小v，選項B正確；若速度大小v，粒子仍可能從板間射出，選項C錯誤；若此粒子從右端沿虛線方向進入，所受電場力和洛倫茲力方向相同，不能做直線運動，選項D錯誤模型2磁流體發(fā)電機例4(2018南通市等七市三模)磁流體發(fā)電機原理如圖10所示，等離子體高速噴射到加有強磁場的管道內(nèi)，正、負離子在洛倫茲力作用下分別向A、B兩金屬板偏轉(zhuǎn)，形成直流電源對外供電則()圖10A僅減小A、B兩金屬板間的距離，發(fā)電機的電動勢將增大B僅增強磁感應(yīng)強度，發(fā)電機的電動勢將減小C僅增加負載的阻值，發(fā)電機的輸出功率將增大D僅增大等離子體的噴射速度，發(fā)電機的總功率將增大答案D模型3電磁流量計例5(多選)(2018南京師大附中5月模擬)為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖11所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直上下底面方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在前后兩個面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)流出的污水體積)，下列說法正確的是()圖11A若污水中正離子較多，則前表面電勢比后表面電勢低B若污水中負離子較多，則前表面電勢比后表面電勢低C污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)答案ABD解析正、負離子從左向右移動，根據(jù)左手定則，正離子所受的洛倫茲力方向指向后表面，負離子所受的洛倫茲力方向指向前表面，所以總有后表面電極的電勢比前表面電極電勢高，A、B正確；最終穩(wěn)定時，離子受洛倫茲力和電場力平衡，即qvBq，解得UBbv，故電壓表的示數(shù)U與v成正比，與濃度無關(guān)，C錯誤；污水的流量QvSvbcbc，與電壓表的示數(shù)U成正比，與a、b無關(guān)，D正確模型4霍爾效應(yīng)例6(多選)(2018常州市一模)在一個很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個電極E、F、M、N，做成了一個霍爾元件在E、F間通入恒定電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，M、N兩電極間的電壓為UH.已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為正電荷，電流與磁場的方向如圖12所示，下列說法正確的有()圖12AN極電勢高于M極電勢B磁感應(yīng)強度越大，M、N兩電極間電勢差越大C將磁場方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，UH不變D將磁場和電流分別反向，N極電勢低于M極電勢答案AB解析根據(jù)左手定則，正電荷受力的方向指向N極，向N極偏轉(zhuǎn)，則N極電勢高，故A正確；設(shè)左右兩個表面相距為d，正電荷所受的電場力等于洛倫茲力，即qvB設(shè)單位體積內(nèi)正電荷的個數(shù)為n，此薄片的截面積為S，厚度為L，則InqSv，SdL，由得：UH令k，則UHk所以若保持電流I恒定，則M、N兩電極間的電勢差與磁感應(yīng)強度B成正比，故B正確；將磁場方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，則正電荷不會受到洛倫茲力，因此不存在電勢差，故C錯誤；若磁場和電流分別反向，根據(jù)左手定則，則N極電勢仍高于M極電勢，故D錯誤.1.(多選)如圖13是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖，帶電粒子a、b從容器中的A點飄出(在A點初速度為零)，經(jīng)電壓U加速后，從x軸坐標原點處進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，最后都打在感光板S上，坐標分別為x1、x2，圖中半圓形虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑，則()圖13Ab進入磁場的速度一定大于a進入磁場的速度Ba的比荷一定大于b的比荷C若a、b電荷量相等，則它們的質(zhì)量之比mambxxD若a、b質(zhì)量相等，則它們在磁場中運動時間之比tatbx1x2答案BC2(多選)(2018揚州中學(xué)下學(xué)期開學(xué)考)如圖14所示，兩平行金屬板水平放置，開始開關(guān)S閉合使平行板電容器帶電板間存在垂直紙面向里的勻強磁場一個不計重力的帶電粒子恰能以水平向右的速度沿直線通過兩板在以下方法中，能使帶電粒子仍沿水平直線通過兩板的是()圖14A將兩板的距離增大一倍，同時將磁感應(yīng)強度增大一倍B將兩板的距離減小一半，同時將磁感應(yīng)強度增大一倍C將開關(guān)S斷開，兩板間的正對面積減小一半，同時將板間磁場的磁感應(yīng)強度減小一半D將開關(guān)S斷開，兩板間的正對面積減小一半，同時將板間磁場的磁感應(yīng)強度增大一倍答案BD3(多選)如圖15是等離子體發(fā)電機的示意圖，原料在燃燒室中全部電離為電子與正離子，即高溫等離子體，等離子體以速度v進入矩形發(fā)電通道，發(fā)電通道里有圖示方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.等離子體進入發(fā)電通道后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，落到相距為d的兩個金屬極板上，在兩極板間形成電勢差，等離子體的電阻不可忽略下列說法正確的是()圖15A上極板為發(fā)電機正極B外電路閉合時，電阻R兩端的電壓為BdvC帶電粒子克服電場力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能D外電路斷開時，等離子受到的洛倫茲力與電場力平衡答案ACD解析根據(jù)左手定則可知，正離子向上偏，電子向下偏，則上極板是發(fā)電機的正極，下極板是發(fā)電機的負極，故A正確；根據(jù)電子或正離子所受洛倫茲力等于電場力qvBq得，產(chǎn)生的電動勢的大小為EBdv，因等離子體的電阻不可忽略，因此電阻R兩端的電壓會小于產(chǎn)生的電動勢，故B錯誤；依據(jù)功能關(guān)系可知，電子與正離子克服電場力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；等離子體中有正離子和電子，在磁場中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極偏轉(zhuǎn)，于是在兩極之間產(chǎn)生電勢差，兩極間存在電場力，當(dāng)外電路斷開時，等離子體受到的洛倫茲力與電場力平衡，從而不會偏移，故D正確4.(多選)(2017泰州中學(xué)等綜合評估)為了測量化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在排污管末端安裝了流量計(流量Q為單位時間內(nèi)流過某截面流體的體積)如圖16所示，長方體絕緣管道的長、寬、高分別為a、b、c，左、右兩端開口，所在空間有垂直于前后表面、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，在上、下兩個面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N，污水從左向右勻速流動，測得M、N間電壓為U，污水流過管道時受到的阻力大小fkLv2，k是比例系數(shù)，L為污水沿流速方向的長度，v為污水的流速則()圖16A污水的流量QB金屬板M的電勢不一定高于金屬板N的電勢C電壓U與污水中離子濃度無關(guān)D左、右兩側(cè)管口的壓強差p答案CD解析根據(jù)離子所受洛倫茲力和電場力平衡，有：qvBq，解得v，則有污水的流量QvSvbcbc，故A錯誤；根據(jù)左手定則，正離子向金屬板M偏轉(zhuǎn)，負離子向金屬板N偏轉(zhuǎn)，知金屬板M的電勢一定高于金屬板N的電勢，故B錯誤；最終離子在電場力和洛倫茲力作用下平衡，有：qvBq，解得：UvBc，與污水中離子濃度無關(guān)，故C正確；根據(jù)平衡條件有：pbcfkLv2kav2，而v，解得左右兩側(cè)管口壓強差p，故D正確5(多選)(2018揚州市一模)如圖17所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件樣品置于磁場中，表面與磁場方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端當(dāng)開關(guān)S1、S2閉合后，三個電表都有明顯示數(shù)，下列說法正確的是()圖17A通過霍爾元件的磁場方向向下B接線端2的電勢低于接線端4的電勢C僅將電源E1、E2反向接入電路，電壓表的示數(shù)不變D若適當(dāng)減小R1、增大R2，則電壓表示數(shù)一定增大答案ABC解析根據(jù)安培定則可知，通過霍爾元件的磁場方向向下，故A正確；通過霍爾元件的電流由接線端1流向接線端3，電子移動方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線端2，所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢，故B正確；當(dāng)僅將電源E1、E2反向接入電路后，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，即2、4兩接線端的電勢差不發(fā)生改變，即電壓表的示數(shù)不變，故C正確；適當(dāng)減小R1，電磁鐵中的電流增大，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度增大，而當(dāng)增大R2，霍爾元件中的電流減小，所以霍爾電壓如何變化不確定，即電壓表示數(shù)變化不確定，故D錯誤1.(多選)(2017南京市、鹽城市一模)如圖1所示，虛線所圍的區(qū)域內(nèi)存在電場強度為E的勻強電場和磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場從左方水平射入的電子，穿過該區(qū)域時未發(fā)生偏轉(zhuǎn)則下列分析中可能正確的是()圖1AE豎直向上，B垂直紙面向外，電子做勻速直線運動通過區(qū)域BE豎直向上，B垂直紙面向里，電子做勻速直線運動通過區(qū)域CE和B都是沿水平方向，電子做勻減速直線運動通過區(qū)域DE和B都是沿水平方向，電子做勻加速直線運動通過區(qū)域答案ACD解析若E豎直向上，B垂直于紙面向外，則電子所受電場力方向豎直向下，而所受洛倫茲力由左手定則可得方向豎直向上，所以當(dāng)兩力大小相等時，電子穿過此區(qū)域不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且做勻速直線運動，故A正確，B錯誤；若E和B都沿水平方向，則電子所受電場力方向與運動方向在一條直線上，而由于電子運動方向與B方向在一條直線上，所以電子不受洛倫茲力，因此穿過此區(qū)域不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如果電場方向與電子運動方向相同，則電子所受電場力方向與運動方向相反，則電子可能勻減速通過該區(qū)域，故C正確；若電場方向與電子運動方向相反，則電子所受電場力方向與運動方向相同，則電子勻加速通過該區(qū)域，故D正確2.(多選)(2018田家炳中學(xué)模擬)如圖2所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子經(jīng)電場加速后進入速度選擇器，速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P(只有在正交電磁場中做直線運動的粒子才能通過P狹縫)和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有磁感應(yīng)強度為B0、方向垂直于紙面向外的勻強磁場，根據(jù)圖示粒子的運動，下列說法正確的有()圖2A圖示軌跡運動的粒子一定是同種粒子B圖示軌跡運動的粒子一定是帶正電的粒子C圖示B0磁場中圓軌道上運動的粒子速度大小一定相等D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小答案BC3.(多選)如圖3所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源的兩極上，使a、b兩板間產(chǎn)生勻強電場(場強大小為E)，右邊有一塊擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里從兩板左側(cè)中點c處射入一束正離子(不計重力)，這些正離子都沿直線運動到右側(cè)，從d孔射出后分成三束，則下列判斷正確的是()圖3A這三束正離子的速度一定不相同B這三束正離子的比荷一定不相同Ca、b兩板間的勻強電場方向一定由a指向bD若這三束離子改為帶負電而其他條件不變，則仍能從d孔射出答案BCD解析因為三束正離子在兩極板間都是沿直線運動的，故三束正離子所受電場力等于洛倫茲力，可以判斷三束正離子的速度一定相同，且電場方向一定由a指向b，A項錯誤，C項正確；在右側(cè)磁場中三束正離子運動軌跡半徑不同，可知這三束正離子的比荷一定不相同，B項正確；若將這三束離子改為帶負電，而其他條件不變的情況下分析受力可知，三束離子所受電場力仍等于洛倫茲力，故在兩板間仍做勻速直線運動，仍能從d孔射出，D項正確4(多選)(2017如皋市第二次質(zhì)檢)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖4所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是()圖4A減小狹縫間的距離B增大磁場的磁感應(yīng)強度C增大D形金屬盒的半徑D增大勻強電場間的加速電壓答案BC解析由洛倫茲力提供向心力得qvBm，解得v，則粒子的動能Ekmv2，知最大動能與加速電壓無關(guān)，與狹縫間的距離無關(guān)，與磁感應(yīng)強度大小和D形盒的半徑有關(guān)，增大磁感應(yīng)強度和D形盒的半徑，可以增加粒子的最大動能，故B、C正確，A、D錯誤5(2018海安中學(xué)月考)如圖5所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)設(shè)兩極板間電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B.欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是()圖5A適當(dāng)減小加速電壓UB適當(dāng)減小電場強度EC適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離D適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度B答案B解析根據(jù)左手定則可知電子所受的洛倫茲力的方向豎直向下，而電子所受電場力豎直向上，故電子向上極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場力大于洛倫茲力，所以要使電子在復(fù)合場中做勻速直線運動，要么減小電場力，要么增大洛倫茲力在加速電場中，根據(jù)動能定理eUmv2，可得v，適當(dāng)減小加速電壓U，可以減小電子在復(fù)合場中運動的速度v，從而減小洛倫茲力，故A錯誤適當(dāng)減小電場強度E，可以減小電場力，故B正確適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離，由于兩極板間的電壓沒有變化，所以電子進入磁場的速率沒有變化，因此沒有改變電場力和洛倫茲力的大小，故C錯誤適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度B，可以減小洛倫茲力，故D錯誤6(多選)如圖6為一利用海流發(fā)電的原理圖，用絕緣材料制成一個橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個內(nèi)表面裝有兩塊電阻不計的金屬板M、N，板長為a，寬為b，板間的距離為d，將管道沿海流方向固定在海水中，在管道中加一個與前后表面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，將電阻為R的航標燈與兩金屬板連接(圖中未畫出)，海流方向如圖，海流速率為v，下列說法正確的是()圖6AM板電勢高于N板的電勢B發(fā)電機的電動勢為BdvC發(fā)電機的電動勢為BavD管道內(nèi)海水受到的安培力方向向左答案ABD解析海水中的正離子受到的洛倫茲力向上，所以正離子向上偏轉(zhuǎn)，即M板帶正電；負離子受到的洛倫茲力向下，所以負離子向下偏轉(zhuǎn)，即N板帶負電，所以M板的電勢高于N板的電勢，故A正確；MN兩極板間形成電場，當(dāng)離子所受的洛倫茲力和電場力平衡時，兩板間的電壓穩(wěn)定，可得qBqv，解得UBdv，兩極板間的電壓等于電源的電動勢，即發(fā)電機的電動勢為Bdv，故B正確，C錯誤；管道內(nèi)海水電流方向向上，根據(jù)左手定則可知，海水所受安培力方向向左，故D正確7.(2018鹽城中學(xué)月考)導(dǎo)體導(dǎo)電是導(dǎo)體中的自由電荷定向移動的結(jié)果，這些可以移動的電荷又叫載流子，例如金屬導(dǎo)體中的載流子就是自由電子現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料可以分成兩大類，一類是N型半導(dǎo)體，它的載流子為電子；另一類為P型半導(dǎo)體，它的載流子是“空穴”，相當(dāng)于帶正電的粒子如果把某種材料制成的長方體放在勻強磁場中，磁場方向如圖7所示，且與前后側(cè)面垂直長方體中通過水平向右的電流，測得長方體的上、下表面M、N的電勢分別為UM、UN，則該種材料()圖7A如果是P型半導(dǎo)體，有UM>UNB如果是N型半導(dǎo)體，有UM<UNC如果是P型半導(dǎo)體，有UM<UND如果是金屬導(dǎo)體，有UM<UN答案C8(多選)(2019丹陽中學(xué)月考)如圖8表示磁流體發(fā)電機的發(fā)電原理：磁場中有兩塊金屬板A、B，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量正離子和負離子，而從整體來說呈電中性)沿圖示方向噴射入磁場，這時金屬板上就聚集了電荷在磁極配置如圖中所示的情況下，下列說法正確的是()圖8AA板帶負電B有電流從b經(jīng)用電器流向aC金屬板A、B間的電場方向向下D等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受的洛倫茲力大于所受的電場力答案ABD解析根據(jù)左手定則知，正離子向下偏，負離子向上偏，則A板帶負電，故A正確；因為B板帶正電，A板帶負電，所以電流的流向為從b經(jīng)用電器流向a，故B正確；因為B板帶正電，A板帶負電，所以金屬板間的電場方向向上，故C錯誤；等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受的洛倫茲力大于所受的電場力，故D正確9.(多選)(2018南京市三模)如圖9所示，寬度為d、厚度為h的金屬導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)電流通過該導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的上、下表面之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)實驗表明：當(dāng)磁場不太強時，電勢差U、電流I和磁感應(yīng)強度B的關(guān)系為Uk，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)，設(shè)載流子的電荷量大小為q，金屬導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)目為n，下列說法正確的是()圖9A導(dǎo)體上表面的電勢大于下表面的電勢B霍爾系數(shù)為kC載流子所受電場力的大小FqD載流子所受洛倫茲力的大小F答案BD10(多選)(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))電動自行車是一種應(yīng)用廣泛的交通工具，其速度控制是通過轉(zhuǎn)動右把手實現(xiàn)的，這種轉(zhuǎn)動把手稱“霍爾轉(zhuǎn)把”，屬于傳感器非接觸控制，轉(zhuǎn)把內(nèi)部有永久磁鐵和霍爾元件等，截面如圖10甲所示，永久磁鐵的左右兩側(cè)分別為N、S極開啟電源時，在霍爾元件的上下面之間加一定的電壓，形成電流，如圖乙隨著轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)動，其內(nèi)部的永久磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動，霍爾元件能輸出控制車速的電壓，已知車速與霍爾電壓關(guān)系如圖丙以下關(guān)于“霍爾轉(zhuǎn)把”敘述正確的是()圖10A為提高控制的靈敏度，應(yīng)將永久磁鐵的磁極改為上、下端分別為N、S極B按圖甲順時針轉(zhuǎn)動電動車的右把手，車速將變快C圖乙中從霍爾元件的前、后面輸出控制車速的霍爾電壓D若霍爾元件的上、下面之間所加電壓正負極性對調(diào)，將影響車速控制答案BC解析由于在霍爾元件的上下面之間加一定的電壓，形成電流，當(dāng)永久磁鐵的上下端分別為N、S極時，磁場與霍爾元件內(nèi)載流子的移動方向近似平行，則霍爾元件內(nèi)的載流子幾乎不受洛倫茲力作用，那么霍爾元件不能輸出控制車速的電壓，故A錯誤；當(dāng)按題圖甲順時針轉(zhuǎn)動把手，導(dǎo)致霍爾元件周圍的磁場增加，那么霍爾元件輸出控制車速的電壓增大，因此車速變快，故B正確；根據(jù)題意，結(jié)合題圖乙的示意圖，永久磁鐵的N、S極在左、右側(cè)面，因此從霍爾元件輸出控制車速的電壓在前、后表面，故C正確；當(dāng)霍爾元件的上、下面之間所加電壓正負極性對調(diào)，從霍爾元件輸出控制車速的電壓正負號相反，但由題圖丙可知，不會影響車速控制，故D錯誤11某種回旋加速器的設(shè)計方案如圖11甲所示，圖中粗黑線段為兩個正對的極板，兩個極板的板面中部各有一狹縫(沿OP方向的狹長區(qū)域)，帶電粒子可通過狹縫穿越極板(如圖乙所示)，當(dāng)帶電粒子每次進入兩極板間時，板間電勢差為U(下極板電勢高于上極板電勢)，當(dāng)粒子離開兩極板后，極板間電勢差為零；兩細虛線間(除開兩極板之間的區(qū)域)既無電場也無磁場；其他部分存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向垂直紙面在離子源S中產(chǎn)生的質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的離子，由靜止開始被電場加速，經(jīng)狹縫中的O點進入磁場區(qū)域，O點到極板右端的距離為D，到出射孔P的距離為4D，已知磁感應(yīng)強度大小可以調(diào)節(jié)，離子從離子源上方的O點射入磁場區(qū)域，最終只能從出射孔P射出，假設(shè)離子打到器壁或離子源外壁則被吸收忽略相對論效應(yīng)，不計離子重力，求：圖11(1)離子從出射孔P射出時磁感應(yīng)強度的最小值；(2)調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強度大小使B1，計算離子從P點射出時的動能答案(1)(2)64qU解析(1) 設(shè)離子從O點射入磁場時的速率為v，根據(jù)動能定理有qUmv2設(shè)離子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑為r，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有qvBm若離子從O點射出后只運動半個圓周即從孔P射出，由幾何關(guān)系有：r2D此時磁感應(yīng)強度取得最小值，且最小值為Bmin；(2)若B1，根據(jù)qvBm，解得r1分析可知離子在磁場中運動半圈后將穿過上極板進入電場區(qū)域做減速運動，速度減到零后又重新反向加速至進入時的速率，從進入處再回到磁場區(qū)域，因為r1，這樣的過程將進行2次由幾何關(guān)系可知，離子將在距P點的位置經(jīng)電場加速進入磁場繞過兩極板右端從下極板進入電場區(qū)域再次被加速，半徑不斷增大，但每次從下極板進入電場的位置相同，經(jīng)過多次加速后離子從孔P射出時的半徑滿足rn，此時速度最大設(shè)為vm，根據(jù)qvmB1m，解得：vm8從P射出時的動能為Ekmv64qU.