【新步步高】2017年高考物理一轮复习第8章磁场基本规律专题四讲义（新课标全国）

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1、选修3-1第八怎场专题四带电粒子在复合场中的运动【考纲解读】1杳分析速度选择当、粗流体发电机、员谱仪、凰炭加逮因等班场的实际血用问號2会分析裕电粒子在组合场、金加场中的运动何题.考点一带电粒子在复合场中的实际应用n考点逐项排查基础昼1.质谱仪(1)构造：如图1所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.丄〃T图1(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU=^mv2.2粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB=nr^..1]2mUqd段q2U由以上两式可佔yj〒‘皿=2U1m=B^'2.回旋加速器(1)构造：如图2所示，»是半圆形金属盒，D形

2、盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中.接交流电源图2(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场冋旋，由*B22D22=罕，得£畑=瓷匚，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度3和D形盒半径/•决定，与加速电压无关.1.速度选择器(1)构造：如图3所示，平行板中电场强度E和磁感应强度3互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器.图3F(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq=quB,即速度0与粒子电荷量、电性、质量无关.2.磁流体发电机高速等离子体射入匀强磁场，在洛伦兹力的作

3、用下发生偏转而打在/、3极板上，使两极板产生电势差.当离子做匀速运动时，两极板间的电势差最大.根据左手定则，如图4所示中的鸟极板是发电机的正极.若磁流体发电机两极板间的距离为d,等离子体速度为S磁感应强度为则由呼得两极板I'可能达到的最大电势差U=Bdv.3.霍尔效应如图5所示，在匀强磁场屮放置一个矩形截面的载流体，当磁场方向与电流方向垂直时，形成电流的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，导致导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差.这个现彖称为崔尔效应，所产生的电势差称为崔尔电势差或崔尔电压.当载流子不偏转时，即所受洛伦兹力与电场力平衡时

4、，霍尔电压达到稳定值.图54.电磁流量计电磁流量计原理：如图6所示，一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动.导电液体屮的自由电荷(正、负电子)在洛伦兹力作用下纵向偏转，a、b间出现电势差U当口由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，°、b间的电势差就保持稳定.由Bqv=Eci=^-,可得u=缶.流量Q=Sv=^-.XXX,XXX图6［思维深化］速度选择器、磁流体发电机、霍尔效应和电磁流量计有什么共性的地方？答案速度选择器、磁流体发电机的两极产生稳定电势差时，霍尔效应中霍尔电势差达到稳定时，电磁流暈计电势差达到稳定时，其木质

5、都是粒子匀速通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场力与洛伦兹力平衡.应用层题组阶梯突破1.［磁流体发电机的工作原理］（多选）磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图7是它的示意图.平行金属板/、〃之间有一个很强的磁场，将一朿等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负离子）喷入磁场，A.B两板问便产生电压.如果把/、3和用电器连接，A.B就是直流电源的两个电极，设/、3两板间距为d,磁感应强度为3’，等离子体以速度o沿垂直于磁场的方向射入力、3两板之间，则下列说法正确的是（）图7A.A是直流电源的正极C.电源的电动势为夕

6、dv答案BCB.〃是直流电源的正极D.电源的电动势为/夕解析等离子体喷入磁场，正离子因受向下的洛伦兹力而向下偏转，3是直流电源的正极，则选项B正确；当带电粒子以速度。做匀速直线运动时，〒q=qvB',电源的电动势U=B‘dvt则选项C正确.2.［回旋加速器的工作原理］（多选）劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图8所示•置于真空屮的D形金属盒半径为凡两盒I'可的狭缝很小，带电粒子穿过的吋间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为/,加速电压为若/处粒子源产生质子的质量为加、电荷量为+如在加速器中被加速，且加速过程

7、中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是（）图8A.质子被加速后的最大速度不可能超过2兀人/B.质子离开回旋加速器吋的最大动能与加速电压U成正比C.质子第2次和第1次经过两D形盒I'可狭缝后轨道半径之比为迈：1D.不改变磁感应强度B和交流电频率/,该回旋加速器的最大动能不变答案AC解析质子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约，因-子离开回旋加速器的最大动能Ekm=^nw2X4k2/?2/2=,与加速电压U无关，B错误；根据R=备Uq=%®2,2Uq=^nv22f得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为迈：1,C正确；

8、因回旋加速器的最大动能£km=2/?m27?7与加、R、/均有关,D错误.1.［质谱仪的工作原理］1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和