平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件

平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件1 (1)平行板中电场强度平行板中电场强度E和磁感应强度和磁感应强度B互互相相 。这种装置能把具有一定速度的粒子选。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。择出来，所以叫做速度选择器。图图8411速度选择器速度选择器(如图如图841所示所示)垂直垂直 (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互1EqqvB EqqvB (1)构造：如图构造：如图842所示，所示，D1、D2是半是半圆金属盒，圆金属盒，D形盒的缝隙处接高频形盒的缝隙处接高频 电源。电源。D形盒处于匀强磁场中。形盒处于匀强磁场中。2回旋加速器回旋加速器(2)工作原理：工作原理：电场加速电场加速qUek。交流交流图图842相等相等 2回旋加速器(2)工作原理：交流图84 3磁流体发电机磁流体发电机 (1)磁流体发电是一项新兴技术，它可磁流体发电是一项新兴技术，它可以把以把 直接转化为直接转化为 。(2)根据左手定则，如图根据左手定则，如图843中的中的B是发电机是发电机 。图图843 (3)磁流体发电机两极板间的距离为磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速，等离子体速度为度为v，磁场的磁感应强度为，磁场的磁感应强度为B，则两极板间能达到的最，则两极板间能达到的最大电势差大电势差U 。正极正极机械能机械能电能电能Bdv 3磁流体发电机图843 4电磁流量计电磁流量计 如图如图844所示。所示。(1)用途：电磁流量计是用来测定导电用途：电磁流量计是用来测定导电液体在导管中流动时流量的仪器。液体在导管中流动时流量的仪器。图图844 (2)原理：设导管的直径为原理：设导管的直径为d，用非磁性材料制成，用非磁性材料制成，磁感应强度为磁感应强度为B，a、b间电势差为间电势差为U，则流量，则流量QSv 。dU/4B 4电磁流量计 (2)原理 5质谱仪质谱仪 (1)用途：质谱仪是一种测量带电粒子质用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离量和分离 的仪器。的仪器。图图845同位素同位素 5质谱仪图845同位素平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件 在匀强磁场中放置一个矩形截面的在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当载流导体，当 与电流方向垂直与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了方向上出现了 ，这个现象称为霍，这个现象称为霍 图图846尔效应。所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图尔效应。所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图846所示。所示。6霍尔效应霍尔效应磁场方向磁场方向电势差电势差 6霍尔效应磁场方向电势差1回旋加速器的最大回旋加速器的最大动能能1回旋加速器的最大动能2磁流体磁流体发电机、机、电磁流量磁流量计的共同特点的共同特点2磁流体发电机、电磁流量计的共同特点目前，世界上正在研究一种新型发电机叫目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图磁流体发电机，如图847表示它的原表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板中有两块金属板A、B，这时金属板上就，这时金属板上就 图图847会聚集电荷，产生电压，以下说法正确的是会聚集电荷，产生电压，以下说法正确的是 ()AB板带正电板带正电BA板带正电板带正电C其他条件不变，只增大射入速度，其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大增大D其他条件不变，只增大磁感应强度，其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大增大目前，世界上正在研究一种新型发电机叫AB板带正电答案：答案：ACD 答案：ACD 命题分析命题分析本考点是高考的热点，高考常结合电本考点是高考的热点，高考常结合电场加速及磁场偏转来考查综合分析能力，以选择题、计场加速及磁场偏转来考查综合分析能力，以选择题、计算题呈现。算题呈现。命题分析本考点是高考的热点，高考常结 例例1(2019天津高考天津高考)对铀对铀235的进一步的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图如图848所示，质量为所示，质量为m、电荷量为、电荷量为q的的 图图848铀铀235离子，从容器离子，从容器A下方的小孔下方的小孔S1不断飘入加速电场，其不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁垂直于磁场方向进入磁感应强度为感应强度为B的匀强磁场中，做半径为的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动，的匀速圆周运动，离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。不考虑离子重力及离子间的相互作用。例1(2019天津高考)对铀235的(1)求加速求加速电场的的电压U；(1)求加速电场的电压U；平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件1(2009广东高考广东高考)如图如图849是质谱仪的是质谱仪的 工作原理示意图。带电粒子被加速电场工作原理示意图。带电粒子被加速电场 加速后，进入速度选择器。速度选择器加速后，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内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强 度分别为度分别为B和和E。平板。平板S上有可让粒子通上有可让粒子通 图图849 过的狭缝过的狭缝P和记录粒子位置的胶片和记录粒子位置的胶片A1A2。平板。平板S下方有下方有 磁感应强度为磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是的匀强磁场。下列表述正确的是()变式训练变式训练1(2009广东高考)如图849是质谱仪的 变式训A质谱仪是分析同位素的重要工具质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝能通过狭缝P的带电粒子的速率等于的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小，粒子的比荷越小A质谱仪是分析同位素的重要工具答案：答案：ABC 答案：ABC 命题分析命题分析本考点是高考热点，高考常结合电场本考点是高考热点，高考常结合电场加速、磁场回旋考查学生综合分析及数学分析能力。加速、磁场回旋考查学生综合分析及数学分析能力。例例2(2019天津高考天津高考)回旋加速器在核科学、核技回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。动了现代科学技术的发展。命题分析本考点是高考热点，高考常结合电 (1)回旋加速器的原理如图回旋加速器的原理如图8410，D1和和D2是两个中空的半径为是两个中空的半径为 R 的半圆金属盒，的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为它们接在电压一定、频率为 f 的交流电源上，的交流电源上，位于位于 D1圆心处的质子源圆心处的质子源 A 能不断产生质子能不断产生质子 图图8410(初速度可以忽略，重力不计初速度可以忽略，重力不计)，它们在两盒之间被电场加速，它们在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为置于与盒面垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中。的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 P，求输出时质，求输出时质子束的等效电流子束的等效电流 I 与与 P、B、R、f 的关系式的关系式(忽略质子在电场忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速中的运动时间，其最大速度远小于光速)。(1)回旋加速器的原理如图8410，D1 (2)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差 r 是增是增大、减小还是不变？大、减小还是不变？思维流程思维流程第一步：抓信息关键点第一步：抓信息关键点关关键点点(1)频率率为f的交流的交流电源源(2)质子束子束输出平均功出平均功率率P信息信息获取取P为单位位时间从加速器射出的从加速器射出的质子的子的动能能 (2)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，第三步：条理作答第三步：条理作答第二步：找解第二步：找解题突破口突破口第三步：条理作答第二步：找解题突破口平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件2.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图其原理如图8411所示。这台加速器由两个铜所示。这台加速器由两个铜 质质D形盒形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法构成，其间留有空隙，下列说法 正确的是正确的是 ()图图8411变式训练变式训练2.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，变式训练A离子由加速器的中心附近进入加速器离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量离子从电场中获得能量解析：回旋加速器的两个解析：回旋加速器的两个D形盒间的空隙分布着周期性变化形盒间的空隙分布着周期性变化的电场，不断地给离子加速使其获得能量，的电场，不断地给离子加速使其获得能量，D正确；而正确；而D形盒形盒处分布有恒定不变的磁场，具有一定速度的带电粒子在处分布有恒定不变的磁场，具有一定速度的带电粒子在D形形盒内受到磁场的洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动，洛伦盒内受到磁场的洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动，洛伦兹力不做功故不能使离子获得能量，兹力不做功故不能使离子获得能量，C错；离子源在回旋加错；离子源在回旋加速器的中心附近，速器的中心附近，A正确，正确，B错误。错误。答案：答案：ADA离子由加速器的中心附近进入加速器 示例示例如图如图8412所示，回旋加速所示，回旋加速器器D形盒的半径为形盒的半径为R，所加磁场的磁感应强，所加磁场的磁感应强度为度为B，用来加速质量为，用来加速质量为m、电荷量为、电荷量为q的的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，图图8412加速到最大能量加速到最大能量E后，由后，由A孔射出。则下列说法正确的孔射出。则下列说法正确的是是()纠错蓝本纠错蓝本对粒子加速器的几点错误认识对粒子加速器的几点错误认识 示例如图8412所示，回旋加速纠平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件2知识应用方面知识应用方面 失误探因失误探因 1审题方面审题方面 (1)由于忽视相对论效应而漏选由于忽视相对论效应而漏选A项；项；(2)由于没有注意质子是从下半盒的质子源出发的而错选由于没有注意质子是从下半盒的质子源出发的而错选D。2知识应用方面 失误探因名师点评名师点评名师点评随堂巩固提升随堂巩固提升1.如图如图8413是磁流体发电机的原理示意是磁流体发电机的原理示意 图，金属板图，金属板M、N正对着平行放置，且板正对着平行放置，且板 面垂直于纸面，在两板之间接有电阻面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。图图8413 当等离子束当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向从左向 右进入极板时，下列说法中正确的是右进入极板时，下列说法中正确的是()随堂巩固提升1.如图8413是磁流体发电机的原理示意AN板的电势高于板的电势高于M板的电势板的电势BM板的电势高于板的电势高于N板的电势板的电势CR中有由中有由b向向a方向的电流方向的电流DR中有由中有由a向向b方向的电流方向的电流解析：根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电荷向解析：根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电荷向下极板偏转，则下极板偏转，则M板的电势高于板的电势高于N板的电势，选项板的电势，选项A错误，错误，B正确；正确；M板相当于电源的正板，那么板相当于电源的正板，那么R中有由中有由a向向b方向方向的电流，选项的电流，选项C错误，错误，D正确。正确。答案：答案：BDAN板的电势高于M板的电势2.如图如图8414所示，有一混合正离子束先所示，有一混合正离子束先 后通过正交的电场、磁场区域后通过正交的电场、磁场区域和匀强磁和匀强磁 场区域场区域，如果这束正离子流在区域，如果这束正离子流在区域中中 图图8414 不偏转，进入区域不偏转，进入区域后偏转半径后偏转半径r相同，则它们一定具相同，则它们一定具 有相同的有相同的()A速度速度B质量质量C电荷量电荷量 D比荷比荷2.如图8414所示，有一混合正离子束先A速度答案：答案：AD答案：AD3.如图如图8415所示，一块通电金属板放在磁场所示，一块通电金属板放在磁场 中，板面与磁场垂直，板内通有如图所示方向中，板面与磁场垂直，板内通有如图所示方向 的电流，的电流，a、b是金属板左、右边缘上的两点，是金属板左、右边缘上的两点，若若a、b两点的电势分别为两点的电势分别为a和和b，两点的电，两点的电 图图8415 势相比有势相比有 ()3.如图8415所示，一块通电金属板放在磁场AabBabCab D无法确定无法确定解析：由左手定则知，金属板内向下运动的自由电子必解析：由左手定则知，金属板内向下运动的自由电子必受向左的洛伦兹力作用，故最后金属板的左侧面聚集自受向左的洛伦兹力作用，故最后金属板的左侧面聚集自由电子，电势低；右侧面聚集正电荷，电势高，即由电子，电势低；右侧面聚集正电荷，电势高，即ab4.(2019襄阳调研襄阳调研)某制药厂的污水处理站的管某制药厂的污水处理站的管 道中安装了如图道中安装了如图8416所示的流量计，该所示的流量计，该 装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，在垂直于上、下底，左、右两端开口，在垂直于上、下底 图图8416 面方向加磁感应强度为面方向加磁感应强度为B，方向向下的匀强磁场，在前、，方向向下的匀强磁场，在前、后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正、后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正、负离子负离子(其重力不计其重力不计)的污水充满管口从左向右流经该装的污水充满管口从左向右流经该装 置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压U，就可，就可 测出污水流量测出污水流量Q(单位时间内流出的污水体积单位时间内流出的污水体积)。则下列说。则下列说 法正确的是法正确的是()4.(2019襄阳调研)某制药厂的污水处理站的管A后表面的电势一定高于前表面的电势，与正、负哪种离子多后表面的电势一定高于前表面的电势，与正、负哪种离子多 少无关少无关B若污水中正、负离子数相同，则前、后表面的电势差为零若污水中正、负离子数相同，则前、后表面的电势差为零C在一定范围内，流量在一定范围内，流量Q越大，两个电极间的电压越大，两个电极间的电压U越大越大D污水中离子数越多，两个电极间的电压污水中离子数越多，两个电极间的电压U越大越大解析：由左手定则可知，正、负离子从左向右流经该装置时，解析：由左手定则可知，正、负离子从左向右流经该装置时，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，故正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，故A正确，正确，B错误；错误；在一定范围内，由法拉第电磁感应定律得在一定范围内，由法拉第电磁感应定律得UBdv，因此流量，因此流量Q越大，离子运动速度越大，两个电极间的电压越大，离子运动速度越大，两个电极间的电压U也就越大，也就越大，C正正确，确，D错误。错误。答案：答案：ACA后表面的电势一定高于前表面的电势，与正、负哪种离子多 5如图如图8417所示的装置，左半部为速度选择器，右所示的装置，左半部为速度选择器，右 半部为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝半部为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片的偏转电场，最后打在照相底片D上。上。已知同位素离子的电荷量为已知同位素离子的电荷量为q(q0)，速度选择器内部，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应的匀强电场和磁感应强度大小为强度大小为B0的匀强磁场，照相底片的匀强磁场，照相底片D与狭缝与狭缝S1、S2的的连线平行且距离为连线平行且距离为L，忽略重力的影响。，忽略重力的影响。5如图8417所示的装置，左半部为速度选择器，右 图图8417(1)求从狭缝求从狭缝S2射出的离子速度射出的离子速度v0的大小；的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向方向飞行的距离为飞行的距离为x，求出，求出x与离子质量与离子质量m之间的关系式之间的关系式(用用E0、B0、E、q、m、L表示表示)。图8417(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小；演练知能检测演练知能检测见见“限时集训限时集训（二十七）（二十七）”演练知能检测见“限时集训（二十七）”教师备选题库教师备选题库1.(2019惠州惠州4 4月模考月模考)质谱仪的原理如图质谱仪的原理如图1所所示。从粒子源示。从粒子源S出来时的粒子速度很小，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场区域，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点，点，测得测得P点到入口的距离为点到入口的距离为x，则以下说法正确的是，则以下说法正确的是()A仅加速电压增大，其他量不变，则仅加速电压增大，其他量不变，则x增大增大B仅匀强磁场增强，其他量不变，则仅匀强磁场增强，其他量不变，则x增大增大C仅粒子的质量增大，其他量不变，则仅粒子的质量增大，其他量不变，则x增大增大D仅粒子的电荷量增加，其他量不变，则仅粒子的电荷量增加，其他量不变，则x增大增大图图1教师备选题库1.(2019惠州4月模考)质谱仪的原理如答案：答案：AC答案：AC2.(2019长春四校联考长春四校联考)如图如图2所示为一种获得高所示为一种获得高 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，质量为外、大小可调节的均匀磁场，质量为m，电，电 荷量为荷量为q的粒子在环中做半径为的粒子在环中做半径为R的圆周运的圆周运 图图2 动，动，A，B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为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零，每当粒子顺时针飞经A板时，板时，A板电势升高为板电势升高为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 当粒子离开当粒子离开B板时，板时，A板电势又降为零，粒子在电场一板电势又降为零，粒子在电场一 次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变 ()2.(2019长春四校联考)如图2所示为一种获得高平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件答案：答案：D答案：D3(2019海淀区期末海淀区期末)1879年美国物理学家霍尔在研究载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流，应：将导体置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电流，则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向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，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。电势差称为霍尔电势差。3(2019海淀区期末)1879年美国物理学家霍尔在研究(1)如图如图3甲所示，某长方体导体甲所示，某长方体导体abcdabcd的高度为的高度为h、宽度为、宽度为l，其中载流子为自由电子，其电荷量为，其中载流子为自由电子，其电荷量为e，处在，处在与与abba面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B0。在导体。在导体中通有垂直于中通有垂直于bccb面的电流，若测得通过导体的恒定电面的电流，若测得通过导体的恒定电流为流为I，横向霍尔电势差为，横向霍尔电势差为UH，求此导体中单位体积内自，求此导体中单位体积内自由电子的个数。由电子的个数。图图3(1)如图3甲所示，某长方体导体abcdabcd的平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具课件谢谢谢谢69