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1、考点29 速度选择器速度选择器(选修3-1第三章：磁场的第五节运动电荷在磁场中受到的力)1、速度选择器：能把具有特定速度的粒子选择出来的装置叫做速度选择器。2、构造：如图所示，电场强度E与磁感应强度B相互垂直。3、原理：设带电粒子的电荷量为q，则带电粒子受到的电场力F电=Eq，洛伦兹力F洛=Bqv；二力平衡，故F电=F洛，即Eq= Bqv，故带电粒子的速度为v=E/B。1、速度选择器不受电荷正负、带电性质的影响由于带电粒子在速度选择器中是处于平衡状态的，即F电=F洛，故Eq= Bqv，所以v=E/B。可见带电粒子电荷量的大小对速度选择器所选出的速度的大小无关，电荷的正负也对速度选择器所选择出来
2、的粒子的速度大小无关。2、速度选择器与带电粒子进入的方向有关若正电荷从P点进入向右运动，则受向下的电场力和向上的洛伦兹力，二力可以平衡；若带电粒子从Q点进入向左运动，则受到向下的电场力和向下的洛伦兹力，此时粒子是不能够平衡的，此时粒子不能够通过速度选择器。例：（多选）如图所示，一电荷量为q的正离子以速度v0射入离子速度选择器，恰能沿直线飞出，速度选择器中的电场强度为E，磁感应强度为B，则（）A.若改为电荷量为-q的离子，将往上偏B.若速度变为2v0，将往上偏C.若改为带电荷量为+2q的离子，将往下偏D.若速度变为v0/2，将往下偏【答案】BD【精细解读】粒子在穿过速度选择器时所受的力为：竖直向
3、下的电场力Eq和竖直向上的洛伦兹力qvB，且此时；改为电荷量为的离子，受到的电场力竖直向上，洛伦兹力方向竖直向上，仍旧满足，所以仍做直线运动，A错误；若速度变为，则，将向上偏，B正确；若改为带电荷量为+2q的离子，仍满足，所以仍做直线运动，C错误；若速度变为，则，粒子想向下偏转，D正确。1、（2014年云南省楚雄市高二上学期学业水平测试）如图所示的速度选择器中有正交的电场和磁场，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动（不考虑重力作用），则此粒子A.一定带正电 B.一定带负电C.一定不带电 D. 可能带正电或负电，也可能不带电【答案】D2、（多选）图中为一“滤速器”装置示意图。a
4、、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选 电子仍能够沿水平直线OO运动，由O射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是A.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外【答案】AD【精细解读】电子要想在平行金属板间沿直线OO运动，则受到的洛伦兹力与电场力大小必须满足，方向相反，所以当电场方向向下时，即a板电势高于b板，电子受
5、到的电场力方向向上，所以受到的洛伦兹力方向向下，所以磁场方向垂直纸面向里，当电场的方向向上时，即a板电势低于b板，电子受到的电场力方向向下，所以洛伦兹力方向上，所以磁场方向垂直纸面向外，AD正确，【点拨】电子要想在平行金属板间沿直线OO运动，则受到的洛伦兹力与电场力大小必须满足，方向相反，然后根据电场方向的分类，去判断磁场的方向。3、（2012-2013学年山东德州市某中学高二12月月考）如图所示，质量为m，带电量为q的负粒子（重力不计）经历电压为U1加速电场加速后，从平行板中心轴线进入后沿直线以速度v0飞出复合场，已知复合场区域的磁感应强度方向竖直向下为B，电压为U2,极板距离为d。现欲使粒
6、子以3 v0的速度沿直线飞出，在保证粒子的比荷不变的情况下，下列方法可行的是：()A、保持其它参量不变，使U1变为原来的9倍B、保持B、d不变，使使U1变为原来的9倍，U2变为原来的3倍C、保持其它参量不变，使U2变为原来的3倍D、保持B、U1、U2不变，使d变为原来的1/3倍 【答案】 B 【精细解读】经电场加速后，由即，经速度选择器有：若保持其它参量不变，使U1变为原来的9倍，则，但是，即粒子不能沿直线通【点评】做本题的关键是先求出经电场加速后的速度表达式，然后再求出在速度选择器中的表达式。每道试题20分，总计100分1、(2017届福建省厦门市高中毕业生3月第一次质量检测)如图所示是速度
7、选择器的原理图，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）沿图中虚线水平通过。则该带电粒子A. 一定带正电 B. 速度大小为C. 可能沿QP方向运动 D. 若沿PQ方向运动的速度大于，将一定向下极板偏转【答案】B【点拨】解决本题的关键知道在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关2、（2014-2015学年辽宁朝阳重点高中协作校高二上期期中）如图所示，为速度选择器原理图，Dl和 D2是两个平行金属板，分别连在电源的两极上，其间有一定的电场强度为E，同时在这空间加有垂直于电场方向的磁场，磁感应强度为B。Sl、S2为两个小孔
8、，且Sl与S2连线方向与金属板平行。速度沿Sl、S2连线方向从Sl飞入的带电粒子只有做直线运动才可以从S2飞出，若让一束不同粒子沿Sl与S2连线方向从Sl孔飞入，则下列说法正确的是（ ）A.能够从S2孔飞出的粒子必为同种粒子B.能够从S2孔飞出的粒子必具有相同的速度C.能够从S2孔飞出的粒子若改为从S2孔飞入，也必能从S1孔飞出D.只有从S2孔飞出的带正电的粒子，若改为从S2孔飞入，才能从S1孔飞出【答案】B【解析】速度选择器是根据粒子通过复合场后，电场力与洛伦兹力平衡，则有被选择的速度v的大小应满足v=E/B ，与粒子的正负无关，但必须从S1孔飞入，故A错误；B正确；能够从S2孔飞出的粒子若
9、改为从S2孔飞入，不论粒子的正电荷，还是负电荷，电场力与洛仑兹力方向均相同，因此不能从S1孔飞出，故C、D错误；3、如图所示，一束粒子(不计重力，初速度可忽略)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域，其中磁场的方向如图所示，收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上则()A. 该装置可筛选出具有特定质量的粒子B. 该装置可筛选出具有特定电量的粒子C. 该装置可筛选出具有特定速度的粒子D. 该装置可筛选出具有特定动能的粒子【答案】C【解析】粒子要想无偏转的通过区域，进入收集室的小孔O3，需要满足qE=qvB，即粒子的速度v=E/
10、B，C正确4、（多选）（黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三下学期第一次模拟）某带电粒子从图中速度选择器左端中点O以速度v0向右水平射出，从右端中点a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度，该粒子将从a上方的c点射出，且acab。不计粒子的重力，则A. 该粒子带正电B. 若使该粒子沿Oa方向水平射出，则电场强度和磁感应强度大小应满足C. 第二次射出时的速率仍为v1D. 第二次射出时的速率为【答案】ABD【解析】当增加磁感应强度时，洛伦兹力变大，粒子向上偏转，说明洛伦兹力增加到大于电场力，且洛伦兹力向上，由于磁场方向向内，根据左手定则可以判断粒子带正电，故A正确；若使该粒子沿Oa方向水平射
11、出，则电场强度和磁感应强度大小应满足 即，选项B正确；从O到b过程，根据动能定理，有 ；从O到C过程，根据动能定理，有；由以上两式求解出：；故C错误，D正确；故选ABD5、（2015-2016学年山东省临沂市蒙阴一中高二月考）如图所示为一速度选择器，板间存在方向互相垂直的匀强电场和磁场现有速率不同的电子从A点沿直线AB射入板间平行板间的电压为300V，间距为5cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06T，问：（1）匀强磁场的方向指向纸面里还是向外？（2）能沿直线通过该速度选择器的电子的速率？【答案】（1）匀强磁场的方向指向纸面里；（2）能沿直线通过该速度选择器的电子的速率为105m/s【解析】（1）速率不同的电子从A点沿直线AB射入板间，收到竖直向上的电场力，则洛伦兹力竖直_7