2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训
专题60 电磁场中各类仪器使用原理
特训目标 | 特训内容 |
目标1 | |
目标2 | 质谱仪（4T—6T） |
目标3 | 磁流体发电机（7T—9T） |
目标4 | 电磁流量计（10T—12T） |
目标5 | 霍尔元件（13T—15T） |
目标6 | 回旋加速器（16T—18T） |
| |
【特训典例】
一、速度选择器
1．如图所示，两水平金属板构成的器件中同时存在着匀强电场和匀强磁场，电场强度E和磁 感应强度B相互垂直。一带电粒子以某一水平速度从P蛋白糖基化
点射入，恰好能沿直线运动，不计带电粒子的重力。下列说法正确的是（ ） A．粒子一定带正电沙画工具
B．粒子的速度大小v=
C．若粒子速度大小改变，则粒子将做曲线运动
D．若粒子速度大小改变，则电场对粒子的作用力会发生变化
【答案】C
【详解】A．粒子做直线运动，竖直方向受力平衡，如果粒子带正电，则电场力向下，洛伦兹力向上，如果粒子带负电，则电场力向上，洛伦兹力向下，故粒子电性不确定，故A 错误；
B．根据平衡条件得qvB=qE解得v=故B错误；
CD．若粒子速度大小改变，则洛伦兹力大小改变，故粒子将做曲线运动，电场力做功，粒子速度大小改变，但电场力不变，故C正确，D错误。故选C。
2．速度选择器装置如图所示，粒子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿做匀速直线运动。所有粒子均不考虑重力的影响，下列说法正确的是（ ）
A．粒子（）以速度自点沿中轴线从右边射入也能做匀速直线运动
B．电子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动
C．氘核（）以速度自O点沿中轴线射入，动能将减小
D．氚核（）以速度2自O点沿中轴线射入，动能将增大
【答案】B
【详解】粒子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，将受到向上的洛伦兹力和向下的电场力，满足解得即粒子的速度满足速度选择器的条件；
A．粒子（低温油墨）以速度自点沿中轴线从右边射入时，受到电场力向下，洛伦兹力也向下，故会向下偏转不会做匀速直线运动，A错误；
B．电子（）以速度自O点沿中轴线射入，受到电场力向上，洛伦兹力向下，依然满足电场力等于洛伦兹力，而做匀速直线运动，即速度选择器不选择电性而只选择速度，B正确；
C．氘核（）以速度粘尘滚轮自O点沿中轴线射入，洛伦兹力小于电场力，粒子向下偏转，电场力做正功，动能将增大，C错误；
D．氚核（）以速度2自i52O点沿中轴线射入，洛伦兹力大于电场力，粒子向上偏转，电场力做负功，动能将减小，D错误。故选B。
3．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处射入一束离子（不计重力），这些离子都沿直线运动到右侧，从孔射出后分成三束，则下列判断正确的是（ ）
A．这三束离子带电可正可负
B．这三束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板指向b板
D．若这三束离子的比荷变化而其他条件不变，则仍能从d孔射出
【答案】BCD
【详解】A．粒子出电场和磁场的复合场后均向上偏转，由左手定则可知三束离子均带正电，故A错误；
B．三束离子在复合场中运动情况相同，即沿水平方向直线通过故有可得三束正离子的速度一定相同，在磁场中可得由于三束正离子的在磁场中圆周运动的轨道半径不同，故比荷一定不相同，故B正确；
C．由于在复合场中洛伦兹力竖直向上，则电场力一定竖直向下，故匀强电场方向一定竖直向下，即由a指向b，故C正确；苯胺的制备
D．由B选项分析可知若这三束离子的比荷变化而其他条件不变，则仍能从d孔射出，故D正确。故选BCD。
二、质谱仪
4．质谱仪是分析同位素的重要的仪器，在物理研究中起非常重要的作用。如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片。平板S下方有强度为的匀强磁场。（不计带电粒子的重力）下列表述正确的是（ ）
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