高考物理教师备选题库 第4讲 带电粒子在复合场中运动的应用实例

高考物理教师备选题库 第4讲 带电粒子在复合场中运动的应用实例内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 教师备选题库1. (2012惠州 4 月模考)质谱仪的原理如图 1 所示。 从粒子源 S 出来时的粒子速度很小，可以看做初速度为零，粒子经过电场加速后进入有界的垂直纸面向里的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的 P 点，测得 P 点到入口的距离为 x，则以下说法正确的是( )图 1A仅加速电压增大，其他量不变，则 x 增大B仅匀强磁场增强，其他量不变，则 x 增大C仅粒子的质量增大，其他量不变，则 x 增大D仅粒子的电荷量增加，其他量不变，则 x 增大解析：选 子在电场中加速，由动能定理，子进入磁场，做圆周12运动的半径 r ，则 x2r ，可 2、见增大 m、U，或减小 B、q，可增大 x，故B 2 对。 2. (2012长春四校联考)如图 2 所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，质量为 m，电荷量为 q 的粒子在环中做半径为 R 的圆周运动，A，B 为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子顺时针飞经 板电势升高为 U，B 板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速，每当粒子离开 B 板时，A 板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变( )图 2A粒子从 A 板小孔处由静止开始在电场作用下加速，绕行 n 圈后回到 A 板时获得的总动能为 2粒子绕行的整个过程 3、中，A 板电势可以始终保持为粒子绕行的整个过程中，每一圈的周期不变D为使粒子始终保持在半径为 R 的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，则粒子绕光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：选 D粒子在电场中绕行 n 圈后回到 A 板时获得的总动能为 错；在粒子绕行的整个过程中，A 板电势有时为 U，有时为零， B 错；周期 T ，在粒子绕行2感应强度 B 发生变化，所以 T 也发生变化，C 错；粒子绕行第 n 圈时，R ，又 立解得 B ，D 对。 2 12012海淀区期末)1879 年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时，发现了一种新的电磁效应：将导体置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电 4、流，则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差，这种现象后来被称为霍尔效应，这个横向的电势差称为霍尔电势差。 (1)如图 3 甲所示，某长方体导体 abcd的高度为 h、宽度为 l，其中载流子为自由电子，其电荷量为 e，处在与 a面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为导体中通有垂直于 b面的电流，若测得通过导体的恒定电流为 I，横向霍尔电势差为 此导体中单位体积内自由电子的个数。 图 3(2)对于某种确定的导体材料，其单位体积内的截流子数目 n 和载流子所带电荷量 q 均为定值，人们将 k 定义为该导体材料的霍尔系数。 利用霍尔系数 k 已知的材料可以制1些探头的体积很小，其正对横截面(相当于图 5、甲中的a面)的面积可以在 0.1 下，因此可以用来较精确地测量空间某一位置的磁感应强度。 如图乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中探头装在探杆的前端，且使探头的正对横截面与探杆垂直。 这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流 I 的大小，又可以监测出探头所产生的霍尔电势差 自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小，显示在仪器的显示窗内。 在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中，对探杆的放置方位有何要求；要计算出所测位置磁场的磁感应强度，除了要知道 k、I、U H 外，还需要知道哪个物理量，并用字母表示。 推导出用上述这些物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式。 解析：(1)设单位体积内的自由电子数为 n，自由电子定向移动的速率为 v，则有光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 由电子所受电场力与洛伦兹力相等，因此有 )应调整探杆的放置方位( 或调整探头的方位)，使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行；探头的正对横截面与磁场方向垂直)。 设探头中的载流子所带电荷量为 q，根据上述分析可知，探头处于磁感应强度为 通有恒定电流 I，产生最大稳定霍尔电压 k1需要知道探头沿磁场方向的宽度 (1)n (2) 见解析还需要知道探头沿磁场方向的宽度 lB。