高考物理江苏专版二轮复习检测:专题三第三讲 带电粒子在复合场中的运动——课前自测诊断卷 Word版含解析
9页1、专题三第三讲 带电粒子在复合场中的运动课前自测诊断卷考点一电磁技术的应用1.考查对霍尔效应的理解与分析在一个很小的厚度为d的矩形半导体薄片上,制作四个电极 E、F、M、N,它就成了一个霍尔元件,如图所示。在E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,则薄片中的载流子(形成电流的自由电荷)就在洛伦兹力的作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使M、N 间出现了电压,称为霍尔电压UH。可以证明UH,k为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关。下列说法正确的是()A若M的电势高于N的电势,则载流子带正电B霍尔系数k较大的材料,其内部单位体积内的载流子数目较多C借助霍尔元件能够把电压表改装成磁强计(测定磁感应强度)D霍尔电压UH越大,载流子受到磁场的洛伦兹力越小解析:选C根据左手定则可知载流子向N偏转,若载流子带正电,则N的电势高于M的电势,A错误;设左右两个表面相距为L,载流子所受的电场力等于洛伦兹力:eevB,设材料单位体积内载流子的个数为n,材料截面积为S,IneSv,SdL,联立解得:UH,令k,则UHk,所以根据k可知单位体积内的载流子数目,随着霍尔系数增大而减小,B错误;根
2、据UH可得B,故借助霍尔元件能够把电压表改装成磁强计(测定磁感应强度),C正确;载流子受到的洛伦兹力Fe,霍尔电压UH越大,载流子受到磁场的洛伦兹力越大,D错误。2考查回旋加速器的原理分析多选回旋加速器工作原理示意图如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,两盒间的狭缝很小,粒子穿过的时间可忽略,它们接在电压为U、频率为f的交流电源上,若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速,下列说法正确的是()A若只增大交流电压U,则质子获得的最大动能增大B若只增大交流电压U,则质子在回旋加速器中运行时间会变短C若磁感应强度B增大,交流电频率f必须适当增大才能正常工作D不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器也能用于加速粒子解析:选BC当粒子从D形盒中出来时速度最大,根据qvmBm,得vm,那么质子获得的最大动能Ekm,则最大动能与交流电压U无关,故A错误。根据T,若只增大交流电压U,不会改变质子在回旋加速器中运行的周期,但加速次数减少,则运行时间也会变短,故B正确。根据T,若磁感应强度B增大,那么T会减小,则交流电频率f必须适当增大才能正常工作,故C正确。带电粒子在磁场中运动的周期与加速电
3、场的周期相等,根据T知,换用粒子,粒子的比荷变化,周期变化,回旋加速器需改变交流电的频率f才能加速粒子,故D错误。3考查用质谱仪分析两种离子的运动多选一束粒子流由左端平行于极板P1射入质谱仪,沿着直线通过电磁场复合区后,并从狭缝S0进入匀强磁场B2,在磁场B2中分为如图所示的三束。下列说法中正确的是()A速度选择器的P1极板带负电B粒子1带负电C能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于D粒子2的比荷的绝对值最大解析:选BC三种粒子在正交的电磁场中做匀速直线运动,由受力平衡得:qvBqE,根据左手定则可知,若带电粒子带正电荷,洛伦兹力的方向向上,所以电场力的方向向下,速度选择器的P1极板带正电;若带电粒子带负电,洛伦兹力的方向向下,所以电场力方向向上,速度选择器的P1极板带正电,故速度选择器的P1极板一定是带正电,与带电粒子无关,故A错误。在磁场B2中,磁场的方向垂直纸面向外,根据左手定则,正电荷受到的洛伦兹力的方向向下,将向下偏转;负电荷受到的洛伦兹力的方向向上,将向上偏转,所以粒子1带负电,故B正确。能通过狭缝S0的带电粒子受到的电场力与洛伦兹力的大小相等,方向相反,即:qvB1qE,所以
4、v,故C正确。根据qvB2m,解得:r,r与比荷成反比,粒子2的半径最大,所以粒子2的比荷的绝对值最小,故D错误。考点二带电粒子在组合场中的运动4.考查带电粒子加速后进入磁场如图所示,在坐标系xOy的第二象限内有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E。第三象限内存在匀强磁场,y轴右侧区域内存在匀强磁场,、磁场的方向均垂直于纸面向里。一质量为m、电荷量为q的粒子自P(l,l )点由静止释放,沿垂直于x轴的方向进入磁场,接着以垂直于y轴的方向进入磁场,不计粒子重力。(1)求磁场的磁感应强度B1;(2)若磁场的磁感应强度B23B1,求粒子从第一次经过y轴到第四次经过y轴的时间t及这段时间内的位移。解析:(1)设粒子垂直于x轴进入磁场时的速度为v,由运动学公式有:2alv2,由牛顿第二定律有:Eqma,由题意知,粒子在中做圆周运动的半径为l,由牛顿第二定律有:qvB1m,联立以上各式,解得:B1。(2)粒子的运动轨迹如图所示。设粒子在磁场中运动的半径为r1,周期为T1,则r1l,T1设粒子在磁场中运动的半径为r2,周期为T2,有:3qvB1m,T2得:r2,T2。粒子从第一次经过y轴到第四次
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