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1、带电粒子在复合场中的运动目标：1. 掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点2. 理解复合场、组合场对带电粒子受力的分析。重难点：重点： 带电粒子在电场、磁场中运动的特点；带电粒子在复合场中受力分析难点： 带电粒子在复合场中运动受力及运动结合。知识：知识点1带电粒子在复合场中的运动1复合场的分类(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存(2)组合场：电场及磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现2带电粒子在复合场中的运动形式(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力
2、及电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小与方向均变化，且及初速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线易错判断(1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态()(2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动()(3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动()知识点2带电粒子在复合场中的运动实例1质谱仪(1)构造：如下图，由粒子源、加速电场、偏转磁场与照相底片等构成(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qUmv2. 粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB
3、m. 由以上两式可得r， m， .2盘旋加速器(1)构造：如下图，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中(2)原理：交流电的周期与粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场盘旋，由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B与D形盒半径r决定，及加速电压无关3速度选择器(1)平行板中电场强度E与磁感应强度B互相垂直这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器(如下图)(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qEqvB，即vE/B.4磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能(2)根据左手定那么
4、，图中的B是发电机正极(3)磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，那么由qEqU/LqvB得两极板间能到达的最大电势差UBLv.易错判断(1)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度及电荷的电性有关()(2)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径不同()(3)粒子在盘旋加速器中做圆周运动的半径、周期都随粒子速度的增大而增大()题型分类：题型一 带电粒子在组合场中的运动题型分析：1带电粒子在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质在电场强度为E的匀强电场中在磁感应强度为B的匀强磁场中初速度为零做初速度为零的匀加速直线运动保持静止初速度垂直场线做匀变速曲线运动(
5、类平抛运动)做匀速圆周运动初速度平行场线做匀变速直线运动做匀速直线运动特点受恒力作用，做匀变速运动洛伦兹力不做功，动能不变2.“电偏转与“磁偏转的比拟垂直进入匀强磁场(磁偏转)垂直进入匀强电场(电偏转)情景图受力FBqv0B，大小不变，方向总指向圆心，方向变化，FB为变力FEqE，FE大小、方向不变，为恒力运动规律匀速圆周运动r，T类平抛运动vxv0，vytxv0t，yt2运动时间tTt，具有等时性动能不变变化电场中：加速直线运动磁场中：匀速圆周运动电场中：类平抛运动磁场中：匀速圆周运动磁场中：匀速圆周运动电场中：匀变速直线运动磁场中：匀速圆周运动电场中：类平抛运动 (1)从电场进入磁场 (2
6、)从磁场进入电场考向1先电场后磁场【例1】(2021哈尔滨模拟)如下图，将某正粒子放射源置于原点O，其向各个方向射出的粒子速度大小均为v0，质量均为m、电荷量均为q；在0yd的一、二象限范围内分布着一个匀强电场，方向及y轴正向一样，在dmbmcBmbmamcCmcmamb DmcmbmaB设三个微粒的电荷量均为q，a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力及电场力平衡，即magqEb在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，那么mbgqEqvBc在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，那么mcgqvBqE比拟式得：mbmamc，选项B正确考向3复合场中的动量、能量综合问题【例5】(202
7、1南昌模拟)如下图，带负电的金属小球A质量为mA0.2 kg，电量为q0.1 C，小球B是绝缘体不带电，质量为mB2 kg，静止在水平放置的绝缘桌子边缘，桌面离地面的高h0.05 m，桌子置于电、磁场同时存在的空间中，匀强磁场的磁感应强度B2.5 T，方向沿水平方向且垂直纸面向里，匀强电场电场强度E10 N/C，方向沿水平方向向左且及磁场方向垂直，小球A及桌面间的动摩擦因数为0.4，A以某一速度沿桌面做匀速直线运动，并及B球发生正碰，设碰撞时间极短，B碰后落地的水平位移为0.03 m，g取10 m/s2，求：(1)碰前A球的速度？(2)碰后A球的速度？(3)假设碰后电场方向反向(桌面足够长)，
8、小球A在碰撞完毕后，到刚离开桌面运动的整个过程中，合力对A球所做的功. 答案(1)2 m/s(2)1 m/s，方向及原速度方向相反(3)6.3 J【例5-2】 (1)上题中，A及B的碰撞是弹性碰撞吗？为什么？ (2)在第(3)问中，根据现有知识与条件，能否求出电场力对A球做的功？提示：A、B碰前，只有A有动能EkAmAv0.222 J0.4 JA、B碰后，EkAmAv0.212 J0.1 JEkBmBv20.09 J因EkAEkAEkB故A、B间的碰撞不是弹性碰撞提示：不能因无法求出A球的位移【稳固1】(多项选择)(2021济南模拟)如下图，在正交坐标系Oxyz中，分布着电场与磁场(图中未画出
9、)在Oyz平面的左方空间内存在沿y轴负方向、磁感应强度大小为B的匀强磁场；在Oyz平面右方、Oxz平面上方的空间内分布着沿z轴负方向、磁感应强度大小也为B的匀强磁场；在Oyz平面右方、Oxz平面下方分布着沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为.在t0时刻，一个质量为m、电荷量为q的微粒从P点静止释放，P点的坐标为(5a，2a,0)，不计微粒的重力那么()A微粒第一次到达x轴的速度大小为B微粒第一次到达x轴的时刻为C微粒第一次到达y轴的位置为y2aD微粒第一次到达y轴的时刻为BD微粒从P点由静止释放至第一次到达y轴的运动轨迹如下图释放后，微粒在电场中做匀加速直线运动，由E，根据动能定理有Eq2a
10、mv2，解得微粒第一次到达x轴的速度v，又t1v，解得微粒第一次到达x轴的时刻t1，应选项A错误，B正确；微粒进入磁场后开场做匀速圆周运动，假设运动的轨道半径为R，那么有qvBm，可得：Ra，所以微粒到达y轴的位置为ya，选项C错误；微粒在磁场中运动的周期T，那么运动到达y轴的时刻：t25t1T，代入得：t2，选项D正确【稳固2】 (多项选择)(2021兰州模拟)如下图，空间中存在一水平方向的匀强电场与一水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E，且电场方向与磁场方向相互垂直，在正交的电磁场空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，及电场正方向成60夹角且处于竖直平面内，一质量为m，带电
11、量为q(q0)的小球套在绝缘杆上，假设小球沿杆向下的初速度为v0时，小球恰好做匀速直线运动，重力加速度大小为g，小球电荷量保持不变，那么以下说法正确的选项是()A小球的初速度v0B假设小球沿杆向下的初速度v，小球将沿杆做加速度不断增大的减速运动，最后停顿C假设小球沿杆向下的初速度v，小球将沿杆做加速度不断减小的减速运动，最后停顿D. 假设小球沿杆向下的初速度v，那么从开场运动到稳定过程中，小球克制摩擦力做功为 BD题型三 带电粒子在复合场中运动的常见实例考向1盘旋加速器的工作原理【例6】(多项选择)(2021成都模拟)粒子盘旋加速器的工作原理如下图，置于真空中的D形金属盒的半径为R，两金属盒间
12、的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场及金属盒盒面垂直，高频率交流电的频率为f，加速器的电压为U，假设中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为e，在加速器中被加速不考虑相对论效应，那么以下说法正确是()A质子被加速后的最大速度不能超过2RfB加速的质子获得的最大动能随加速器的电压U增大而增大C质子第二次与第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D不改变磁感应强度B与交流电的频率f，该加速器也可加速其它粒子AC质子出盘旋加速器时速度最大，此时的半径为R，最大速度为：v2Rf，故A正确；根据qvBm得，v，那么粒子的最大动能Ekmmv2，及加速器的电压无关，故B错误；粒子在加速电场中做匀加速运动，在
13、磁场中做匀速圆周运动，根据qUmv2，得v，质子第二次与第一次经过D形盒狭缝的速度比为1，根据r，那么半径比为1，故C正确；带电粒子在磁场中运动的周期及加速电场的周期相等，根据T知，换用其它粒子，粒子的比荷变化，周期变化，盘旋加速器需改变交流电的频率才能加速其它粒子，故D错误应选AC.考向2速度选择器的工作原理【例7】在如下图的平行板器件中，电场强度E与磁感应强度B相互垂直一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，那么该粒子() A一定带正电B速度vC假设速度v，粒子一定不能从板间射出D假设此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动B考向3质谱仪的工作原理【例7】质谱仪是测量带
14、电粒子的质量与分析同位素的重要工具如下图为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进展测量让氢元素三种同位素的离子流沉着器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线那么以下判断正确的选项是()A进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚Da、b、c三条“质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚A离子通过加速电场的过程，有qUmv2，因为氕、氘、氚三种离子的电量一样、质量依次增大，故进入磁场时动能一样，速
15、度依次减小，故A项正确，B项错误；由T可知，氕、氘、氚三种离子在磁场中运动的周期依次增大，又三种离子在磁场中运动的时间均为半个周期，故在磁场中运动时间由大到小排列依次为氚、氘、氕，C项错误；由qvBm及qUmv2，可得R，故氕、氘、氚三种离子在磁场中的轨道半径依次增大，所以a、b、c三条“质谱线依次对应氚、氘、氕，D项错误【稳固3】(多项选择)如下图，含有H、H、He的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点那么()A打在P1点的粒子是HeB打在P2点的粒子是H与HeCO2P2的长度是O2P1长度的2倍D粒子在偏转
16、磁场中运动的时间都相等BC通过同一速度选择器的粒子具有一样的速度，故H、H、He的速度相等，由牛顿第二定律得qvB2m，解得R，由此可知，设质子的质量为m，质子带电量为q，H的半径R1，H的半径R2，He的半径R3，故打在P1点的粒子是H，打在P2点的粒子是H与He，选项A错误，B正确；O2P12R1，O2P22R2，故O2P22O2P1，选项C正确；粒子在磁场中运动的时间t，H运动的时间及H与He运动的时间不同，选项D错误应选B、C.根底练习：考察点：速度选择器1如下图，一束质量、速度与电荷不全相等的离子，经过由正交的匀强电场与匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两
17、束，以下说法中正确的选项是()A组成A束与B束的离子都带负电B组成A束与B束的离子质量一定不同CA束离子的比荷大于B束离子的比荷D速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外答案C考察点：磁流体发电机2(多项选择)磁流体发电机是利用洛伦兹力的磁偏转作用发电的A、B是两块处在磁场中互相平行的金属板，一束在高温下形成的等离子束(气体在高温下发生电离，产生大量的带等量异种电荷的粒子)射入磁场以下说法正确的选项是()AB板是电源的正极BA板是电源的正极C电流从上往下流过电流表D电流从下往上流过电流表答案AD考察点：电磁流量计3如下图，电磁流量计的主要局部是柱状非磁性管该管横截面是边长为d的正方形，管内有导电液
18、体水平向左流动在垂直于液体流动方向上加一个水平指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B.现测得液体上下外表a、b两点间的电势差为U.那么管内导电液体的流量Q(流量是指流过该管的液体体积及所用时间的比值)为()A.B.C. D.答案A考察点：质谱仪4 A、B是两种同位素的原子核，它们具有一样的电荷、不同的质量为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开场加速，然后沿着及磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是d1d2，那么A、B的质量之比为()Add Bd1d2Cdd Dd2d1 答案A分类稳固：带电粒子在组合场中的运动1如下图，某种
19、带电粒子由静止开场经电压为U1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U2的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界限竖直的匀强磁场中，那么粒子射入磁场与射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1与U2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)()Ad随U1变化，d及U2无关Bd及U1无关，d随U2变化Cd随U1变化，d随U2变化Dd及U1无关，d及U2无关A带电粒子在电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度v分解成初速度方向及加速度方向，设出射速度及水平夹角为，那么有：cos 而在磁场中做匀速圆周运动，设运动轨迹对应的半径为R，由几何关系
20、得，半径及直线MN夹角正好等于，那么有：cos ，所以d，又因为半径公式R，那么有d.故d随U1变化，d及U2无关，故A正确，B、C、D错误2(多项选择)(2021烟台模拟)如下图，在x轴上方有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方的等腰直角三角形CDM区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，其中C、D在x轴上，它们到原点O的距离均为a.现将质量为m、电荷量为q的粒子从y轴上的P点由静止释放，设P点到O点的距离为h，不计重力作用及空气阻力的影响以下说法正确的选项是() A假设粒子垂直于CM射出磁场，那么hB假设粒子垂直于CM射出磁场，那么hC假设粒子平行于x轴射出磁场
21、，那么hD假设粒子平行于x轴射出磁场，那么hAD粒子在电场中加速，有qEhmv.在磁场中做圆周运动，假设粒子垂直于CM射出磁场，那么轨迹所对的圆心角45，半径Ra，由洛伦兹力提供向心力，有qv0B，得R，联立以上各式得h，A正确；假设粒子平行于x轴射出磁场，那么轨迹所对的圆心有90，半径R，同理可得h，D正确3(2021银川模拟)如下图，AB、CD间的区域有竖直向上的匀强电场，在CD的右侧有一及CD相切于M点的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面一带正电粒子自O点以水平初速度v0正对P点进入该电场后，从M点飞离CD边界，再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域，并恰能返回O点OP间距离
22、为d，粒子质量为m，电荷量为q，电场强度大小E，不计粒子重力试求：(1)M、N两点间的距离；(2)磁感应强度的大小与圆形匀强磁场的半径；(3)粒子自O点出发到回到O点所用的时间解析(1)据题意，作出带电粒子的运动轨迹，如下图：粒子从O到M的时间：t1；粒子在电场中加速度：a故PM间的距离为：PMatd粒子在M点时竖直方向的速度：vyat1v0粒子在M点时的速度：v2v0速度偏转角正切：tan ,故60粒子从N到O点时间：t2，粒子从N到O点过程的竖直方向位移：yat故P、N两点间的距离为：PNyd.所以MNPNPMd. (2)由几何关系得：Rcos 60RMNd,可得半径：Rd由qvBm解得：
23、B；由几何关系确定区域半径为：R2Rcos 30，即Rd.(3)O到M的时间：t1;N到O的时间：t2在磁场中运动的时间：t3无场区运动的时间：t4;tt1t2t3t4.带电物体在叠加场中的运动4如下图，界面MN及水平地面之间有足够大且正交的匀强磁场B与匀强电场E，磁感线与电场线都处在水平方向且互相垂直在MN上方有一个带正电的小球由静止开场下落，经电场与磁场到达水平地面假设不计空气阻力，小球在通过电场与磁场的过程中，以下说法中正确的选项是() A小球做匀变速曲线运动B小球的电势能保持不变C洛伦兹力对小球做正功D小球的动能增量等于其电势能与重力势能减少量的总与D带电小球在刚进入复合场时受力如下图
24、，那么带电小球进入复合场后做曲线运动，因为速度会发生变化，洛伦兹力就会跟着变化，所以不可能是匀变速曲线运动，选项A错误；根据电势能公式Epq，知只有带电小球竖直向下做直线运动时，电势能保持不变，选项B错误；根据洛伦兹力的方向确定方法知，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，选项C错误；从能量守恒角度知道选项D正确5. (2021桂林模拟)如下图，空间存在互相垂直的匀强电场与匀强磁场，图中虚线为匀强电场的等势线，一不计重力的带电粒子在M点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中，运动轨迹如下图(粒子在N点的速度比在M点的速度大)那么以下说法正确的选项是()A粒子一定带正电B粒子的运动
25、轨迹一定是抛物线C电场线方向一定垂直等势面向左D粒子从M点运动到N点的过程中电势能增大C根据粒子在电、磁场中的运动轨迹与左手定那么可知，粒子一定带负电，选项A错误；由于洛伦兹力方向始终及速度方向垂直，故粒子受到的合力是变力，而物体只有在恒力作用下做曲线运动时，轨迹才是抛物线，选项B错误；由于空间只存在电场与磁场，粒子的速度增大，说明在此过程中电场力对带电粒子做正功，那么电场线方向一定垂直等势面向左，选项C正确；电场力做正功，电势能减小，选项D错误6如下图，空间存在水平向左的匀强电场与垂直纸面向里的匀强磁场，电场与磁场相互垂直在电磁场区域中，有一个光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球O点为圆环
26、的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点， bd沿水平方向小球所受电场力及重力大小相等现将小球从环的顶端a点由静止释放，以下判断正确的选项是()A当小球运动到c点时，洛伦兹力最大B小球恰好运动一周后回到a点C小球从a点运动到b点，重力势能减小，电势能减小D小球从b点运动到c点，电势能增大，动能增大C电场力及重力大小相等，那么二者的合力指向左下方45，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点关于圆心对称的位置(即bc弧的中点)就是“最低点，速度最大，此时洛伦兹力最大；由于a、d两点关于新的最高点对称，假设从a点静止释放，最高运动到d
27、点，故A、B错误从a到b，重力与电场力都做正功，重力势能与电势能都减少，故C正确小球从b点运动到c点，电场力做负功，电势能增大，但由于bc弧的中点速度最大，所以动能先增大后减小，故D错误所以C正确，A、B、D错误7(多项选择)(2021哈尔滨模拟)如下图，空间同时存在竖直向上的匀强磁场与匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E.一质量为m，电量为q的带正电小球恰好处于静止状态，现在将磁场方向顺时针旋转30，同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度v，那么关于小球的运动，以下说法正确的选项是() A小球做匀速圆周运动B小球运动过程中机械能守恒C小球运动到最低点时电势能增加了D小球第一次运动到最低点历
28、时AD小球在复合电磁场中处于静止状态，只受两个力作用，即重力与电场力且两者平衡当把磁场顺时针方向倾斜30，且给小球一个垂直磁场方向的速度v，那么小球受到的合力就是洛伦兹力，且及速度方向垂直，所以带电粒子将做匀速圆周运动，选项A正确由于带电粒子在垂直于纸面的倾斜平面内做匀速圆周运动，运动过程中受到电场力要做功，所以机械能不守恒，选项B错误电场力从开场到最低点克制电场力做功为WEqRsin 30mg，所以电势能的增加量为，选项C错误小球第一次运动到低点的时间为T，所以选项D正确应选AD.8(2021泉州模拟)如下图，PR是一长为L0.64 m的绝缘平板固定在水平地面上，挡板R固定在平板的右端整个空
29、间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半局部有一个垂于纸面向里的匀强磁场B，磁场的宽度0.32 m一个质量m0.50103 kg、带电荷量为q5.0102 C的小物体，从板的P端由静止开场向右做匀加速运动，从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动当物体碰到挡板R后被弹回，假设在碰撞瞬间撤去电场(不计撤掉电场对原磁场的影响，整个过程中小物体的电量保持不变)，物体返回时在磁场中仍作匀速运动，离开磁场后做减速运动，停在C点，PCL0.20, g取10 m/s2.(1)判断电场的方向及物体带正电还是带负电；(2)求磁感应强度B的大小；(3)求物体及挡板碰撞过程中损失的机械能解析(1)物体由静止开场向右做匀
30、加速运动，说明电场力向右且大于摩擦力进入磁场后做匀速直线运动，说明它受的摩擦力增大，即证明它受的洛伦兹力方向向下，由左手定那么判断物体带负电，由其受力方向向右判断电场方向向左. (2)设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v2，从离开磁场到停在C点的过程中，由动能定理有mg0mv即v20.80 m/s物体在磁场中向左做匀速直线运动，受力平衡，有mgBqv2，有B0.125 T.(3)设从D点进入磁场时的速度为v1，由动能定理有qEmgmv物体从D点到R做匀速直线运动，有qE(mgBqv1)，有v11.6 m/s小物体撞击挡板损失的机械能为Emvmv4.8104 J.答案(1)电场方向向左负电
31、(2)0.125 T(3)4.8104 J带电粒子在复合场运动的实际应用9如下图为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点，出现一个光斑在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r的圆弧运动，打在荧光屏上的P点，然后在磁场区域再加一竖直向下，场强大小为E的匀强电场，光斑从P点又回到O点，关于该粒子(不计重力)，以下说法正确的选项是() A粒子带负电 B初速度为vC比荷为 D比荷为D垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束打在荧光屏上的P点，根据左手定那么可知，粒子带正电，选项A错误；当电场与
32、磁场同时存在时qvBEq，解得v，选项B错误；在磁场中时，由qvBm，可得：，应选项D正确，C错误应选D. 10据报道，我国实施的“双星方案发射的卫星中放置了一种“磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度等研究工程磁强计的原理如下图：电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x正方向、大小为I的电流金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电量为e.金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动假设测出金属导体前后两个侧面间(za为前侧面，z0为后侧面)的电势差为U，那么()A前侧面电势高，BB前侧面电势高，BC后侧面电势高，BD后侧面电势高
33、，BC电子定向移动形成电流，根据电流的方向得出电子定向移动的方向，根据左手定那么，判断出电子的偏转方向，在前后两侧面间形成电势差，最终电子在电场力与洛伦兹力的作用下平衡，根据平衡求出磁感应强度的大小电子定向移动的方向沿x轴负向，所以电子向前侧面偏转，那么前侧面带负电，后侧面失去电子带正电，后侧面的电势较高，当金属导体中自由电子定向移动时受洛伦兹力作用向前侧面偏转，使得前后两侧面间产生电势差，当电子所受的电场力及洛伦兹力平衡时，前后两侧面间产生恒定的电势差因而可得Bev，qn(abvt)e，Ineabv，由以上几式解得磁场的磁感应强度B，故C正确11盘旋加速器的核心局部是真空室中的两个相距很近的
34、D形金属盒把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到到达最大圆周半径时通过特殊装置引出，如果用同一盘旋加速器分别加速氚核(H) 与粒子(He)，比拟它们所需的高频交流电源的周期与引出时的最大动能，以下说法正确的选项是()A加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较大B加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较大C加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小D加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较小C带电粒子在磁场中运动的周期及交流电源的周期
35、一样，根据T，知氚核(H)的质量及电量的比值大于粒子(He)，所以氚核在磁场中运动的周期大，那么加速氚核的交流电源的周期较大根据qvBm得，最大速度v，那么最大动能Ekmmv2，氚核的质量是粒子的倍，氚核的电量是粒子的倍，那么氚核的最大动能是粒子的倍，即氚核的最大动能较小故C正确，A、B、D错误12(多项选择)(2021银川模拟)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量与自动控制等领域如图甲所示是霍尔元件的工作原理示意图，实验说明，铜以及大多数金属的载流子是带负电荷的电子，但锌中的载流子带的却是正电自行车的速度计的工作原理主要依靠的就是安装在自行车前轮上的一块磁铁，轮子每转一周，这块磁铁就靠
36、近霍尔传感器一次，这样便可测出某段时间内的脉冲数假设自行车前轮的半径为R、磁铁到轴的距离为r，以下说法正确的选项是()A假设霍尔元件材料使用的是锌，通入如图甲所示的电流后，C端电势高于D端电势B当磁铁从如图乙所示的位置逐渐靠近霍尔传感器的过程中，C、D间的电势差越来越大C假设自行车骑行过程中单位时间测得的脉冲数为N，此时的骑行速度为2NrD由于前轮漏气，导致前轮半径比录入到速度计中的参数偏小，那么速度计测得的骑行速度偏大ABD假设霍尔元件材料使用的是锌，那么载流子带正电，通入如图甲所示的电流后，根据左手定那么可知，正电荷受力向左，故C端电势高于D端电势，选项A正确；根据qqvB，可知UBdv，那么当磁铁从如图乙所示的位置逐渐靠近霍尔传感器的过程中，B逐渐变大，那么C、D间的电势差越来越大，选项B正确；自行车骑行过程中单位时间测得的脉冲数为N，此时的骑行速度为2RN，选项C错误；由于前轮漏气，导致前轮半径比录入到速度计中的参数偏小，那么前轮转动的角速度会偏大，那么单位时间测得的脉冲数偏大，那么速度计测得的骑行速度偏大，选项D正确应选A、B、D.第 27 页