2021高三物理人教版一轮学案 第九单元 专题九　带电粒子在叠加场中的运动 Word版含解析

专题九　带电粒子在叠加场中的运动 考纲考情 核心素养 ?带电粒子在叠加场中运动Ⅰ ?速度选择器、磁流体发电、电磁流量计、霍尔元件Ⅱ ?应用动力学和能量观点分析带电粒子在叠加场中运动. 物理观念 全国卷5年5考 高考指数★★★★★ ?本专题知识与现代科学技术联系密切，如霍尔元件等，理解其工作原理是学习重点. 科学思维 　　　　　　　　　　　　　　 突破1　带电粒子在叠加场中运动的应用实例 装置 原理图 规律 速度 选择器 若qv0B＝Eq，即v0＝，粒子做匀速直线运动 磁流体 发电机 等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板分别带正、负电，两极板间电压为U时稳定，q＝qv0B，U＝v0Bd 电磁流 量计 当q＝qvB时，有v＝，流量Q＝Sv＝π2＝ 霍尔 元件 导体中的自由电荷(电荷量为q)在洛伦兹力作用下偏转，A、A′间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，A、A′间的电势差(U)就保持稳定，由qvB＝q，I＝nqvS，S＝hd；联立得U＝＝k，k＝称为霍尔系数 题型1 速度选择器 (多选)如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源的两极上，使a、b两板间产生匀强电场(场强大小为E)，右边有一块挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里．从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成三束，则下列判断正确的是(　　) A．这三束正离子的速度一定不相同 B．这三束正离子的比荷一定不相同 C．a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b D．若这三束离子改为带负电而其他条件不变，则仍能从d孔射出 【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运动轨迹半径不同，可知这三束正离子的比荷一定不相同，B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正确． 【答案】　BCD 题型2 磁流体发电机 磁流体发电的原理如图所示．将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压．如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极．若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应，下列判断正确的是(　　) A．上板为正极，电流I＝ B．上板为负极，电流I＝ C．下板为正极，电流I＝ D．下板为负极，电流I＝ 【解析】　根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力向下，负电荷受到的洛伦兹力向上，故上板为负极，下板为正极．稳定时，电荷受到的洛伦兹力和电场力大小相等，即q＝qvB，电动势U＝dvB，根据电阻定律，等离子体的电阻r＝ρ，电流I＝＝＝，选项C正确． 【答案】　C 题型3 电磁流量计 为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为b和c，左、右两端开口与排污管相连，如图所示．在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N，M、N与内阻为R的电流表相连．污水从左向右流经该装置时，电流表将显示出污水排放情况．下列说法中错误的是(　　) A．M板比N板电势低 B．污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小 C．污水流量越大，则电流表的示数越大 D．若只增大所加磁场的磁感应强度，则电流表的示数也增大 【解析】　污水从左向右流动时，根据左手定则，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向N板和M板偏转，故N板带正电，M板带负电，A正确；稳定时带电离子在两板 ... ...