第九章 微专题68 现代科技仪器中的复合场问题.docx

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1、第九章磁场微专题68现代科技仪器中的复合场问题现代科技仪器中涉及复合场的有：质谱仪、回旋加速器、速度选择器、磁流体发电机、电磁 流量计、霍尔元件等.i.如图1所示为回旋加速器的示意图.两个靠得很近的。形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速.已知。形盒的半径为上 磁场的磁感应强度为B,高频交变电源的电压为U、频率为/,质子质量为?，电荷量为q.下列说法箱考的是（）A.质子的最大速度不超过2兀%B.质子的最大动能为嚼C.质子的最大动能与电压U无关D.只增大磁感应强度8,可减小质子的最大动能2. （2016全国卷115）现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子:其示意图如图

2、2所示， 其中加速电压恒定.质子在入U处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离 开磁场.若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏 转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍.此离子和质子的质量比约为（）磁场磁场加速电场出口 7：A. 11B. 12C. 121D. 1443. （2019江苏通州区、海门市、启东三县联考）利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图3是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度8垂直于霍尔元件的表面向下,通入图示方向的电流/,C、O两侧面会形成电势差下列说法中正确的是（）A.龙尔元件的上下

3、表面的距离越大，Ue越大B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差Ue a 负、正D. 2.7 m/s, a 负、正6.（多选）如图6所示为磁流体发电机的原理图.金属板M、N之间的距离为d=20 cm,磁场 的磁感应强度大小为8=5 T,方向垂直纸面向里.现将一束等离子体（即高温下电离的气体, 含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性）从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入 的额定功率为P= 100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R= 100 Q,不计离子重力和发 电机内阻，且认为离子均为一价离子，则下列说法中正确的是（）图6A.金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷B.该发电机的电

4、动势为100 VC.离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为IO? m/sD.每秒钟有6.25 XI个离子打在金属板N上. （2019东北三省四市教研联合体模拟）随着电子技术的发展，霍尔传感器被广泛应用在汽车 的各个系统中.其中霍尔转速传感器在测量发动机转速时，情景简化如图7甲所示，被测量 转子的轮齿（具有磁性）每次经过霍尔元件时，都会使霍尔电压发生变化，传感器的内置电路 会将霍尔元件电压调整放大，输出一个脉冲信号，霍尔元件的原理如图乙所示.下列说法正 确的是（）A.霍尔电压是由于元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的B.若霍尔元件的前端电势比后端低，则元件中的载流子为负电荷C.在其他

5、条件不变的情况下，霍尔元件的厚度c越大，产生的霍尔电压越高D.若转速表显示1 800r/min,转子上齿数为150个，则霍尔传感器每分钟输出12个脉冲信号7 .（多选）（2020江苏苏锡常镇月考）电动自行车是种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过 转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有 永久磁铁和霍尔元件等，截面如图8甲.永久磁铁的左右两侧分别为N、S极，开启电源时, 在霍尔元件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，第3页，共6页其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔元件能输出控制车速的霍尔电压，已知电压与车速关系如图丙，以下关于“霍尔

6、转把”叙述正确的是（）A.为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上下端分别为N、S极B.按图甲顺时针转动电动车的右把手（手柄转套），车速将变快C.图乙中从霍尔元件的前后面输出控制车速的霍尔电压D.若霍尔元件的上下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制第4页，共6页答案精析1. DD 由动能定理得qU=；/加2,带也粒子进入磁场的速度为。=根据牛顿第二定 律有手方=加，联立得到?=餐厂，由题意可知，该离子与质子在磁场中具有相同的就道 半径和电荷量，故=1必，故选D.frlpB 根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，Z）表面带正电，所以。表面的 也势高，则UeVO.C、。间存在电势差，则两者之

7、间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力 作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为、b、c,有q=quB, l=nqvS=nqobc,则U =券，故A错误，B正确；由表达式。=今:可知，仅增大电流/时，也势差U。增大，故C错误；如果仅将霍尔元件改 为电解质溶液，其他条件不变，阴阳离子都向一个方向偏转，电势差Ue将变小或者变为零， 故D错误.CD2. A 由于正、负离子在匀强磁场中垂直于磁场方向运动，利用左手定则可以判断也极a 带正电，电极。带负电.根据离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为0,即qvB=qE,得血 E U液流动速度D=瓦 1.3 m/s, A正确.3. BD 由左手定则可知，射入的等离

8、子体中正离子将向金属板例偏转，负离子将向金属 板N偏转，选项A错误；由于不考虑发也机的内阻，由闭合电路欧姆定律可知，电,源的也动 势等于电源的路端电压，所以E=U=屈 =IOQ V,选项B正确；由8皎=卷可得。=磊= 100 rn/s,选项C错误；每秒钟经过灯泡L的电荷量。=亿 而/=1A,所以Q=1C, 由于离子为一价离子，所以每秒钟打在金属板N上的离子个数为h=1 =6.25X1018（个），选项D正确.4. B 元件内载流子受到洛伦兹力和电场力的作用，故A第5页，共6页 错误；根据左手定则，电子向前端偏转，前端带负电，后端带正电，所以前端的电势低，符 合要求，则元件中的载流子为负电荷，故

9、B正确；当电场力和洛伦兹力平衡，有（区=qvB, I=n（/vS=nqvbc,解得U=Bvb=B,故当c增大时，U减小，故C错误：转速n= 1 800 r/min =30 r/s,则霍尔传感器每分钟输出的脉冲信号个数为150x30x60个=270 000 （个），故D错 误.5. BC 由于在霍尔元件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别 为N、S极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔元件不能 输出控制车速的电势差，故A错误；按题图甲顺时针转动把手，导致霍尔元件周围的磁场增 加，那么霍尔元件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B正确；根据题意，结合 题图乙的示意图，从霍尔元件的前后面输出控制车速的霍尔元件，故C正确；当霍尔器件的 上下面之间所加电压正负极性对调时，从霍尔元件揄出控制车速的电势差正负号相反，但由 题图丙可知，不会影响车速控制，故D错误.第6页，共6页