2025版高考物理一轮总复习专题九磁场热点强化14带电粒子在各种复合场中的运动pptx课件

4.如图所示为等离子体发电机的示意图.高温燃烧室产生的大量的正、负离子被加速 后垂直于磁场方向喷入发电通道的磁场中.在发电通道中有两块相距为d的平行金属 板，两金属板外接电阻R.若磁场的磁感应强度为B，等离子体进入磁场时的速度为v， 系统稳定时发电通道的电阻为r.则下列表述正确的是 ( )
A.上金属板为发电机的负极，电路中电流为BRdv B.下金属板为发电机的正极，电路中电流为RB＋dvr C.上金属板为发电机的正极，电路中电流为RB＋dvr D.下金属板为发电机的负极，电路中电流为BRdv
【答案】D 【解析】图甲中检测电流I0通过线圈，根据安培定则，线圈在铁芯中产生逆时针方向的磁场， 霍尔元件是金属材料制成，处于向上的磁场中，定向移动的自由电子受到垂直纸面向外的磁 场力而偏转到外侧面上，使得霍尔元件外侧面电势低，内侧面电势高，所以应该是M端与电 压表的“＋”接线柱相连，A错误；当霍尔元件内外侧面电压稳定时，内部电子受力平衡，
则有qvB＝qUb ，可得U＝vBb，要提高检测灵敏度，可以通过增大B(增大I0)、增大工作电流 I(增大v)、增大b的方法，B错误；如果仅将检测电流反向，线圈在铁芯中产生顺时针方向的 磁场，霍尔元件处于向下的磁场中，电子受到垂直纸面向里的磁场力而偏转到内侧面上，使 得霍尔元件外侧面电势高，内侧面电势低，N端与电压表的“＋”接线柱相连，C错误；由B 中分析可知U＝vBb，当霍尔元件尺寸给定即b不变，工作电流I不变即v不变，电压表示数U 变大，说明霍尔元件所处的磁场磁感应强度增大，由题意可知B∝I0，说明检测电流I0变大， D正确.
B E
B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C.质谱仪是一种可测定带电粒子比荷的仪器
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大
【答案】BCD 【解析】在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有qE＝qvB，解得v
＝EB，故A错误.根据带电粒子在磁场中的偏转方向，由左手定则知，该 粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，洛伦兹力水平向左， 根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故B正确.进入偏转磁场后，
【答案】C 【解析】根据左手定则，正离子受到的洛伦兹力向上，所以上金属板带
正电，即上板为正极.稳定后有qEd ＝qvB，解得E＝dvB，根据闭合电路的 欧姆定律得I＝r＋ER ＝ rd＋vBR，C正确.
2.(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后，
进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分
别为B和E.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A1A2. 平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是 ( )
A.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
A
B
C
D
沿y轴正方向，故在坐标原点O静止的 带正电粒子在电场力作用下会向y轴正方向运动.磁场方向垂直于纸面向 里，根据左手定则，可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负 方向的洛伦兹力，故带电粒子向x轴负方向偏转，A、C错误；运动的过 程中电场力对带电粒子做功，粒子速度大小发生变化，粒子所受的洛伦 兹力方向始终与速度方向垂直.由于匀强电场方向是沿y轴正方向，故x轴 为匀强电场的等势面，从开始到带电粒子偏转再次运动到x轴时，电场 力做功为0，洛伦兹力不做功，故带电粒子再次回到x轴时的速度为0， 随后受电场力作用再次进入第二象限重复向左偏转，B正确，D错误.
有qvB0＝mvr2，解得mq ＝ rBv0，可知质谱仪是可以测定带电粒子比荷的仪 器，故C正确.由上式可知，越靠近狭缝P，r越小，比荷越大，故D正确.
3.(2022年全国卷)空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸 面(xOy平面)向里，电场的方向沿y轴正方向.一带正电的粒子在电场和磁 场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动.下列四幅图中，可能正确描 述该粒子运动轨迹的是 ( )
1.(2022年温州模拟)如图甲是判断检测电流I0大小是否发生变化的装置， 该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流I0成正比，现 给金属材料制成的霍尔元件(如图乙，其长、宽、高分别为a、b、d)通以 恒定工作电流I，通过右侧电压表的示数来判断I0的大小是否发生变化， 下列说法正确的是 ( ) A.N端应与电压表的“＋”接线柱相连 B.要提高检测灵敏度可适当减小宽度b C.如果仅将检测电流反向，电压表的“＋”“－”接线柱连线位置无须改动 D.当霍尔元件尺寸给定，工作电流I不变时，电压表示数变大，说明检测 电流I0变大