高考物理复习小专题6带电粒子在复合场中运动的科技应用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,小专题6,带电粒子在复合场中运动科技应用,1/37,突破,1,速度选择器,(,如图,Z6-1,所表示,),图 Z6-1,(1)平行板中电场强度,E,和磁感应强度,B,相互垂直.这种装置,能把含有一定速度粒子选择出来，所以叫做速度选择器.,2/37,【典题,1,】,(,年福建厦门质检,),速度选择器原理图如,图 Z6-2 所表示，已知电场强度为,E,、磁感应强度为,B,并相互垂直,分布，某一带电粒子(重力不计)沿图中虚线水平经过.则该带电,粒子(,),A.一定带正电,B.速度大小为,E,B,C.可能沿,QP,方向运动,图 Z6-2,3/37,为,qE,，洛伦兹力大小,F,q,v,B,qE,，两个力平衡，速度,v,，,故C错误，若速度,v,，则粒子受到洛伦,兹力大于电场力，,解析：,粒子从左射入，不论带正电还是负电，电场力大小,E,B,粒子做匀速直线运动，故 A 错误，B 正确.此粒子从右端沿虚线,方向进入，电场力与,洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，,E,B,使粒子偏转，只有当粒子带负电时粒子才向下偏转，故 D 错误.,答案：,B,4/37,考点突破,1,】,如图 Z6-3 所表示，在平行线,MN,、,PQ,之间存,在竖直向上匀强电场和垂直于纸面磁场(未画出)，磁场,磁感应强度从左到右逐步增大.一带电微粒进入该区域时，因为,受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线,OO,经过该区域.带电,微粒所受重力忽略不计，运动过程带电量不变.以下判断正确,是(,),A.微粒从左向右运动，磁场方向向里,B.微粒从左向右运动，磁场方向向外,图 Z6-3,C.微粒从右向左运动，磁场方向向里,D.微粒从右向左运动，磁场方向向外,5/37,解析：,由微粒恰好能沿水平直线,OO,经过该区域说明洛,伦兹力,q,v,B,与电场力,qE,平衡，微粒受到空气阻力作用速度,逐步减小，沿运动方向磁场磁感应强度必须逐步增大，所以,微粒从左向右运动，磁场方向向外，B 正确.,答案：,B,6/37,突破,2,磁流体发电机,(1)磁流体发电是一项新兴技术，它能够把内能直接转化为,电能.,(2)依据左手定则，图 Z6-4 中,B,是发电机正极.,图 Z6-4,(3)磁流体发电机两极板间距离为,L,，等离子体速度为,v,，,最大电势差,U,BL,v,.,7/37,【典题,2,】,(,多项选择，,年河北冀州中学高三检测,),磁流体,发电机可简化为以下模型：两块长、宽分别为,a,、,b,平行板，,彼此相距,L,，板间通入已电离速度为,v,气流，两板间存在,一磁感应强度大小为,B,磁场，磁场方向与两板平行，并与气,流垂直，如图 Z6-5 所表示.把两板与外电阻,R,连接起来，在磁场,力作用下，气流中正、负离子分别向两板移动形成电流.设该,),气流导电率(电阻率倒数)为,，则(,图 Z6-5,8/37,9/37,解析：,依据左手定则知正电荷向上偏，负电荷向下偏，下,极板带负电，所以流过外电阻,R,电流方向为,M,到,N,.最终电荷,答案：,AC,10/37,【考点突破,2,】,(,多项选择,),磁流体发电机原理示意图如图 Z6-6,所表示，金属板,M,、,N,正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在,两板之间接有电阻,R,.在极板间有垂直于纸面向里匀强磁场.,当等离子束(分别带有等量正、负电荷离子束)从左向右进入,极板时，以下说法正确是(,),A.,N,板电势高于,M,板电势,B.,M,板电势高于,N,板电势,C.,R,中有由,b,向,a,方向电流,D.,R,中有由,a,向,b,方向电流,图 Z6-6,11/37,解析：,依据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电荷向,下极板偏转，则,M,板电势高于,N,板电势，选项 A 错误，B,正确；,M,板相当于电源正极，那么,R,中有由,a,向,b,方向电,流，选项 C 错误，D 正确.,答案：,BD,12/37,突破,3,电磁流量计,工作原理：如图 Z6-7 所表示，圆形导管直径为,d,，用非磁,性材料制成，导电液体在管中向左流动，导,电液体中自由电,荷,(正、负离子)，在洛伦兹力作用下横向偏转，,a,、,b,间出现,电势差，形成电场，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡,图 Z6-7,13/37,【典题,3,】,为监测某化工厂污水排放量，技术人员在该,厂排污管末端安装了如图 Z6-8 所表示流量计.该装置由绝缘,材料制成，长、宽、高分别为,a,、,b,、,c,，左右两端开口.在垂直,于上下底面方向加磁感应强度大小为,B,匀强磁场，在前、后,两个内侧面分别固定有金属板作为电极.污水充满管口从左向,右流经该装置时，电压表将显示两个电极间电压,U,.若用,Q,表,示污水流量(单位时间内排出污水体积)，以下说法正确是,(,),14/37,图 Z6-8,A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高,B.若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高,C.污水中离子浓度越高，电压表示数将越大,D.污水流量,Q,与,U,成正比，与,a,、,b,无关,15/37,解析：,不论污水中正离子多还是负离子多，由左手定则知,转，电压表示数恒定，与污水中离子浓度无关，A、B、C 错误；,由,Q,v,bc,可得,Q,Uc,B,，,Q,与,U,成正比，与,a,、,b,无关，D 正确.,答案：,D,16/37,【考点突破,3,】,(,多项选择，,年江西上饶二模,),为了测量某,化工厂污水排放量，技术人员在该厂排污管末端安装了如,图 Z6-9 所表示流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分,别为,a,1 m、,b,0.2 m、,c,0.2 m，左、右两端开口，在垂直,于前、后面方向加磁感应强度为,B,1.25 T 匀强磁场，在,上、下两个面内侧固定有金属板,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，测得两个电极间,电压,U,1 V.且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力,f,kL,v,，其中百分比系数,k,15 Ns/m,2,，,L,为污水沿流速方向长度，,v,为污水流速.以下说法正确是(,),17/37,图 K6-9,A.金属板,M,电势不一定高于金属板,N,电势，因为污水中,负离子较多,B.污水中离子浓度高低对电压表示数也有一定影响,C.污水流量(单位时间内流出污水体积),Q,0.16 m,3,/s,D.为使污水匀速经过该装置，左、右两侧管口应施加压,强差为,p,1500 Pa,答案：,CD,18/37,突破,4,霍尔元件,在匀强磁场中放置一个矩形截面载流导体，当磁场方向,与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直方向上,出现了电势差，这个现象称为霍尔效应，所产生电势差称为,霍尔电势差，其原理如图 Z6-10 所表示.,图 Z6-10,19/37,【典题,4,】,(,年江西南昌三校大联考,),如图 Z6-11 所表示，,厚度为,h,，宽度为,d,金属导体，当磁场方向与电流方向,垂直,时，在导体上、下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应,.,以下说法正确是(,),A.上表面电势高于下表面电势,B.仅增大,h,时，上、下表,面电势差增大,图 Z6-11,C.仅增大,d,时，上、下表,面电势差减小,D.仅增大电流,I,时，上、下表面电势差减小,答案：,C,20/37,，正,，正,【考点突破,4,】,如图 Z6-12 所表示，一段长方体形导电材料，,左、右两端面边长都为,a,和,b,，内有带电荷量为,q,某种自,由运动电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里匀强磁,场中，内部磁感应强度大小为,B,.当通以从左到右稳恒电流,I,时，测得导电材料上、下表面之间电压为,U,，且上表面电,势比下表面低.由此可得该导电材料单位体积内自,由运动电,),荷数及自由运动电荷正负分别为(,图 Z6-12,A.,IB,|,q,|,aU,，负,B.,IB,|,q,|,aU,C.,IB,|,q,|,bU,，负,IB,D.,|,q,|,bU,21/37,，所以 C 项正确，A、B、D 项错误.,解析：,建立霍尔效应模型，依据左手定则，不论正电荷还,是负电荷均应该向上偏，因为上表面电势比下表面电势低，,说明电荷电性为负.当导电材料上、下表面之间电压为,U,时，,表示式,I,nq,v,ab,，解得导电材料单位体积内自由运动电荷数,n,IB,|,q,|,bU,答案：,C,22/37,突破,5,质谱仪,(1)结构：如图 Z6-13 所表示，由粒子源、加,速电场、偏转磁,场和摄影底片等组成,.,图 Z6-13,23/37,24/37,【典题,5,】,(,多项选择,),质谱仪原理如图 Z6-14 所表示.从粒子源,S,出来时粒子速度很小，能够看做初速度为零，粒子经过电场,加速后进入有界垂直于纸面向里匀强磁场区域，并沿着半,圆周运动而到达摄影底片上,P,点，测得,P,点到入口距离为,x,，则以下说法正确是(,),图,Z,6-14,A.仅加速电压增大，其它量不变，则,x,增大,B.仅匀强磁场增强，其它量不变，则,x,增大,C.仅粒子质量增大，其它量不变，则,x,增大,D.仅粒子电荷量增加，其它量不变，则,x,增大,25/37,答案：,AC,26/37,【考点突破,5,】,如图 Z6-15 所表示，左半部分为速度选,择器，,右半部分为匀强偏转电场,.一束同位素离子流从狭缝,S,1,射入速,度选择器，能够沿直线经过速度选择器并从狭缝,S,2,射出离子，,又沿着与电场垂直方向，马上进入电场强度大小为,E,偏转,电场，最终打在摄影底片,D,上.已知同位素离子电荷量为,q,(,q,0)，速度选择器内部存在着相互垂直电场强度大小为,E,0,匀强电场和磁感应强度大小为,B,0,匀强磁场，摄影底片,D,与,狭缝,S,1,、,S,2,连线平行且距离为,L,，忽略重力影响.,(1)求从狭缝,S,2,射出离子速度,v,0,大小.,27/37,(2)若打在摄影底片上离子在偏转电场中沿速度,v,0,方向,飞行距离为,x,，求,x,与离子质量,m,之间关系式(用,E,0,、,B,0,、,E,、,q,、,m,、,L,表示).,图 Z6-15,28/37,29/37,突破,6,盘旋加速器,(1)结构：如图 Z6-16 所表示，D,1,、D,2,是半圆形金属盒，D 形,盒缝隙处接交流电源.D 形盒处于匀强磁场中.,图 Z6-16,30/37,子经电场加速，经磁场盘旋，由,q,v,B,(2)原理：交流电周期和粒子做圆周运动周期相等，粒,m,v,2,r,，得,E,km,q,2,B,2,r,22,m,，可,见粒子取得最大动能由磁感应强度,B,和“D”形盒半径,r,决,定，与加速电压无关.,31/37,【典题,6,】,(,年四川绵阳高三月考,),如图 Z6-17 所表示，回,旋加速器关键部分是真空室中两个相,距很近,“D”形金属,盒.把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下.连接好高,频交流电源后，两盒间窄缝中能形成匀强电场，带,电粒子在,磁场中做圆周运动，每次经过两盒间窄缝时都能被加速，直,到抵达最大圆周半径时经过特殊装置引出，假如用同一盘旋加,流电源周期和引出时最大动能，以下说法正确是(,),32/37,A.加速氚核交流电源周期较大；氚核取得最大动能,较大,B.加速氚核交流电源周期较小；氚核取得最大动能,较大,C.加速氚核交流电源周期较大，氚,核取得最大动能较小,D.加速氚核交流电源周期较小；氚,核取得最大动能较小,图 Z6-17,33/37,答案：,C,34/37,【考点突破,6,】,(,多项选择,),盘旋加速器工作原理图如图 Z6-18,甲所表示.D,1,和 D,2,是两个中空半圆形金属盒，它们之间有,一定,电势差，,A,处粒子源产生带电粒子，在两盒之间被电场,加速.两半圆形金属盒处于与盒面垂直匀强磁场中，所以粒子,在半圆形金属盒中做匀速圆周运动,.若带电粒子在磁场中运动,动能,E,k,随时间,t,改变规律如图乙所表示，不计带电粒子在电,场中,加速时间，不考虑由相对论效应带来影响，以下判断,正确是(,),35/37,甲,乙,A.,在,E,k,t,图中应该有,t,n,1,t,n,t,n,t,n,1,B.,在,E,k,t,图中应该有,t,n,1,t,n,t,n,t,n,1,C.,在,E,k,t,图中应该有,E,n,1,E,n,E,n,E,n,1,D.,在,E,k,t,图中应该有,E,n,1,E,n,E,n,E,n,1,图,Z6-18,36/37,解析：,依据带电粒子在匀强磁场中运动周期与速度无关,可知，在,E,k,t,图中应该有,t,n,1,t,n,t,n,t,n,1,，选项 A 正确，B 错,误；因为带电粒子在电场中加速，电场力做功相等，所以在,E,k,t,图中应该有,E,n,1,E,n,E,n,E,n,1,，选项 C 正确，D 错误.,答案：,AC,37/37,