1.3带电粒子在匀强磁场中的运动-2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳含答案.docx

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1、2022-2023学年高二物理新教材新教材 基础 巩固 提升三级跳第一章 安培力与洛伦兹力1. 3 带电粒子在匀强磁场中的运动基础知识知识点梳理：知识点一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、若vB，洛伦兹力F0，带电粒子以速度v做匀速直线运动2、若vB，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动（1）向心力由洛伦兹力提供，即。（2）轨道半径：。（3）周期：，T与速度v无关。3、若v与B的夹角为（），带电粒子将做等螺距的螺旋线运动。知识点二、 带电粒子做匀速圆周运动的周期和半径1、半径公式当物体做匀速圆周运动时，向心力与物体速度、圆半径之间的关系式为。洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需

2、的向心力，由牛顿第二定律得。带电粒子做匀速圆周运动的半径为。注意：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径与磁感应强度B、粒子质量m、电荷量q及运动速率v有关。2、周期公式轨道半径与周期之间的关系为，带入半径表达式可得运动的周期。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动1运动轨迹(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，粒子将以速度v做匀速直线运动(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此，带电粒子速度大小不变，但是速度方向不断在变化，所以带电粒子做匀速圆周_运动，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力2带电粒

3、子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期(1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征（2）运动的周期：可以看出，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟粒子运动的速率和半径无关，只与粒子本身的质量、电荷量以及磁场的磁感应强度有关3带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径的确定4.时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可表示为：特别提醒：粒子速度的偏向角()等于圆心角()，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2倍(如图)，即2t.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法三步法：(1)画轨迹：即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹(2)找联系：轨道半径与磁感应

4、强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期、偏转角相联系(3)用规律 ：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式预习基础：一、判断题1判断下列说法的正误（1）运动电荷进入磁场后（无其他场）可能做匀速圆周运动，不可能做类平抛运动( )（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径跟粒子的速率成正比( )（3）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径成正比( )（4）运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的周期随速度的增大而减小( )二、填空题2由r 和T ，可得T .带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径和运动速度_3带电粒

5、子在匀强磁场中的运动（1）若vB，带电粒子以速度v做匀速直线运动，其所受洛伦兹力F=_；（2）若vB，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向_，粒子在垂直于磁场方向的平面内运动；a.洛伦兹力与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度的_，不改变粒子速度的_；b.带电粒子在垂直于磁场的平面内做_运动，_力提供向心力。4如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子（不计重力），以速度v沿垂直于磁场的方向进入一匀强磁场区域，并在磁场中做匀速圆周运动。已知磁场的磁感应强度为B，则该粒子做匀速圆周运动的轨道半径为_ ，周期为_。5质量为m、电荷量为e的电子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场电子做匀速圆周

6、运动的轨道半径为_；周期为_6如图，在正方形中的区域内，存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，区域内有方向平行的匀强电场（图中未画出）。现有一带电粒子（不计重力）从点沿方向射入磁场，随后经过的中点进入电场，接着从点射出电场区域内的匀强电场的方向由_（选填“指向”或“指向”），粒子在通过点和点的动能之比为_。巩固所学三、单选题7在如图所示的匀强电场或匀强磁场B区域中，带电粒子（不计重力）做直线运动的是（）ABCD8如图所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁场后，分别从a、b、c三点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间

7、ta、tb、tc，其大小关系是（）AtatbtcDtatb = tc9如图所示，在虚线所包围的圆形区域内有方向垂直于圆面向里的匀强磁场，从磁场边缘的A点沿半径方向射入一束速率不等的质子，这些质子在磁场里运动的过程中（）A运动时间均相等B速率越大的质子运动时间越长C半径越大的质子运动时间越短D半径越大的质子向心加速度越小101932年安德森在云室中发现正电子。正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。现云室中有垂直于纸面的匀强磁场，并设置了粒子减速板，有正电子、质子、电子三个粒子运动轨迹如图所示，在轨迹A、B、H中轨迹H为质子在云室中的径迹。下列说法正确的是（）A磁场方向垂直于纸面向里

8、B三种粒子都是从减速板的上方向下方运动CA线是正电子的云室径迹D若减速板同侧A、B的径迹半径相等，则A、B粒子的速度大小也相等11如图所示，长方形abcd长ad = 0.6m，宽ab = 0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B = 0.25T。一群不计重力、质量m = 3 10 - 7kg、电荷量q = + 2 10 - 3C的带电粒子以速度v = 5 102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，则（）A从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C从Od边射入的粒子，

9、出射点分布在Oa边和ab边D从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边四、多选题12一带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中，则受磁场影响的物理量是（）A速度B加速度C位移D动能13如图所示，有理想边界的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为，某带电粒子的比荷大小为，由静止开始经电压为的电场加速后，从点垂直射入磁场，又从点穿出磁场，下列说法正确的是，不计粒子所受重力（）A如果只增大，粒子可能从之间某位置穿出磁场B如果只增大，粒子可能从之间某位置穿出磁场C如果只增大，粒子可能从之间某位置穿出磁场D如果只增大，粒子可能从边某位置穿出磁场能力提升五、实验题14在竖直平面内建立xOy坐标系，在坐

10、标系的第象限的OyPO范围内存在如图所示正交的匀强电场和匀强磁场，PO平行于y轴；质量为m、带电荷量为q的微粒从第象限的a点沿xOy平面水平抛出，微粒进入电、磁场后做直线运动，并经过点；若将匀强电场方向改为竖直向上，微粒仍从a点以相同速度抛出，进入电、磁场后做圆周运动，且运动轨迹恰好与x轴和直线PQ相切。重力加速度为g。求：（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）当电场方向竖直向上时，微粒在复合场中运动的过程中电势能的变化量。六、解答题15如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点以初速度v0水平射出若该带电粒子运动的区域内有一方向竖直向下的匀强电场，则粒子恰好能通过该区域中的A点；若撤去

11、电场，加一垂直纸面向外的匀强磁场，仍将该粒子从O点以初速度v0水平射出，则粒子恰好能经A点到达该区域中的B点已知OA之间的距离为d，B点在O点的正下方，BOA=60，粒子重力不计求：(1)磁场磁感应强度的大小B；(2)粒子在电场时运动中到达A点速度的大小v16如图所示为电子通过两个匀强磁场区域的路径，两个区域的磁感应强度分别为和，电子在每个区域内的轨迹都是半圆，则：和相比，哪个区域内的磁感应强度较大？和区域内的磁场方向如何？电子在区域运动的时间和在区域运动的时间相比，哪个较长？简述理由。17“质子疗法”可以进行某些肿瘤治疗，质子先被加速至较高的能量，然后经磁场引向轰击肿瘤，杀死其中的恶性细胞，

12、如图所示。若质子由静止被加速长度为的匀强电场加速至，然后被圆形磁场引向后轰击恶性细胞。已知质子的质量为，电量为。(1)求匀强电场电场强度大小：(2)若质子正对直径的圆形磁场圆心射入，被引向后的偏角为，求该磁场的磁感应强度大小；(3)若质子被引向后偏角为，且圆形磁场磁感应强度为，求该圆形磁场的最小直径为多大。参考答案：1 正确 正确 错误 错误【来源】2023步步高 选择性必修2（通用）第一章3带电粒子在匀强磁场中的运动【详解】略2无关【来源】2021人教版选择性必修第二册 第一章 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 导学案【详解】略3 0 垂直 方向 大小 匀速圆周 洛伦兹【来源】1.3带电粒

13、子在磁场中的运动（练习）2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】略4 【来源】湖南省茶陵县第三中学2019-2020学年高二下学期开学考试物理试题【详解】12带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故有且有解得，5 【来源】山东省济南第一中学2017-2018学年高二6月学考模拟物理试题【详解】由洛伦兹力提供向心力有：得：；又：T= 故答案为 ，6 c指向b 5：1【来源】四川省内江市2021-2022学年高二上学期期末检测物理试题【详解】1根据粒子在磁场中受洛伦兹力而从d点进e点出，由左手定则知带正电，根据磁场中运动的对称性知e点

14、的速度大小等于v0，方向与bd成45，即竖直向下，而在电场中做类平抛运动，可知粒子受的电场力由c指向b，则电场方向由c指向b；2粒子从d到e做匀速圆周运动，速度的大小不变，而e到b做类平抛运动，水平位移等于竖直位移2vxt=v0t则到达b点的水平速度合速度为则粒子在b点和d点的动能之比为7A【来源】第03讲 带电粒子在匀强磁场中的运动-【寒假自学课】2022年高二物理寒假精品课（人教版选择性必修二）【详解】A.根据题意可知，带电粒子受到水平向右的电场力从而做匀加速直线运动，故A正确；B.正电荷受到的电场力向上，与速度方向相互垂直，所以带电粒子做类平抛运动，故B错误；C.带电粒子在匀强磁场中受到

15、洛伦兹力的作用做匀速圆周运动，故C错误；D.根据左手定则可知，正电荷受到垂直于平面向外的洛伦兹力做匀速圆周运动，故D错误。故选A。8C【来源】第03讲 带电粒子在匀强磁场中的运动-【寒假自学课】2022年高二物理寒假精品课（人教版选择性必修二）【详解】电子在磁场中做圆周运动的周期则电子在磁场中运动的时间为与速度无关，故在磁场中运动的时间取决于圆心角的大小。由几何关系可知，故C正确；故选C。9C【来源】四川省成都外国语学校2022-2023学年高二上学期12月月考物理试题【详解】ABC设粒子转动的半径为R，磁场圆半径为r，由可得则v越大，则R越大，周期则周期与运动速度大小无关，运动时间其中所以v

16、越大，则R越大、越小、t越小，故AB错误， C正确；D向心加速度则粒子运动半径R越大v越大，所以向心加速度a也越大，故D错误。故选C。10D【来源】陕西省咸阳市乾县第二中学2022-2023学年高二上学期阶段性测试物理试题（二）【详解】A由左手定则判断质子的运动方向，可知云室中的匀强磁场方向应该是由里向外，A错误；B由题可知粒子的运动由洛伦兹力提供向心力可知解得故粒子减速后，轨道半径减小，所以根据图像可知粒子由减速板下方向上方运动，经减速板减速后轨道半径减小，B错误；C线H、B表示粒子旋转方向相同，所以两者的电性相同，所以B对应的粒子应该是正电子，A对应的粒子为负电性，故为电子，C错误；D由上

17、分析可知正负电子的电量相等，r相等，则表示v相等，D正确。故选D。11D【来源】备战2022年高考物理一轮复习考点帮（浙江专用）-考点22 洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动【详解】由公式r = 得带电粒子在匀强磁场中运动的半径r = 0.3m，从Od边射入的粒子，出射点分布在ab和be边；从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边。故选D。【名师点睛】抓住粒子运动轨迹然后通过由上向下平移，从而找出交点即出射点。12ABC【来源】人教版（2019）选择性必修 第二册 第一章 3. 带电粒子在匀强磁场中的运动 作业【详解】AD洛伦兹力方向总是与带电粒子的运动方向垂直，对带电粒子总不做功，根

18、据动能定理，洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，只改变粒子速度的方向，故可以改变速度，不改变速率和动能，故A正确，D错误；B带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小不变，而方向时刻在改变，所以加速度在变化。故B正确；C粒子在洛伦兹力作用下做曲线运动，则粒子的位移不断变化，选项C正确。故选ABC。13AC【来源】押全国卷16题 磁场-备战2022年高考物理临考题号押题（全国专用）【详解】设带电粒子的质量和电荷量分别为m和q，加速电场中，由动能定理得解得在磁场中，轨迹半径为AB如果只增大，轨道半径r增大，粒子可以从之间或者之间某位置穿出磁场，不可能从之间某位置穿出磁场，A正确，B错误；CD如果只增大，轨迹

19、半径r减小，粒子可以从之间某位置穿出磁场，粒子在磁场中偏转方向不变，不可能从边某位置穿出磁场，C正确，D错误；故选AC。14（1）；（2）【来源】2023版 优化设计 高考总复习 第十章 专题5带电粒子在复合场中的运动【详解】（1）微粒在电、磁场中做直线运动时所受合外力为零，受力如图所示，有由电场方向竖直向上时微粒做圆周运动可知，由几何关系得联立解得（2）微粒进、出复合场的两点在y方向的距离则解得15(1) (2) 【来源】2020届湖北省黄石二中高三下学期5月高考模拟物理试题【详解】（1）如图所示，撤去电场加上磁场后，粒子恰好能经A点到达B点，由此可知，OB为该粒子做圆周运动的直径，则粒子在

20、磁场中做圆周运动的半径为：由于得：（2）粒子在匀强电场中做类平抛运动，设粒子从O点运动到A点所需要的时间为t，则：由动能定理有：联解得：16见解析【来源】沪科版（2020）选择性必修第二册 第五章 磁场 复习与巩固【详解】电子在磁场中运动，有得由于洛伦兹力不做功，则电子在和中的速度大小相等，由题图知电子在磁场中运动的轨迹半径，则可得；根据左手定则可判断知磁场的方向垂直纸面向里，磁场的方向垂直纸面向外；由题图可知电子在磁场和中均运动了半个周期，根据可判断知电子在磁场和中运动的时间关系为即电子在磁场中运动的时间较长。17(1)；(2)；(3)【来源】人教版（2019）选择性必修 第二册 第一章 3

21、. 带电粒子在匀强磁场中的运动 作业【详解】(1)根据动能定理解得(2)如图由数学知识根据洛伦兹力提供向心力解得(3)根据洛伦兹力提供向心力解得如图根据数学知识圆形磁场直径新教材 基础 巩固 提升三级跳第一章 安培力与洛伦兹力1. 4 质谱仪与回旋加速器基础知识知识点梳理：知识点1.质谱仪：（1）用途：测量带电粒子的 和分析 的重要工具。（2）运动过程：带电粒子经过电压为U的加速电场加速，则有 =。带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，则有，可得r= 。（3）分析：如图所示，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的 大小，就可以判断带电粒子的荷质比的大小，如果测出半径且已知电荷量

22、，就可求出带电粒子的 。知识点2回旋加速器（1）构造：如图所示。（2）工作原理：电场的特点及作用：特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在 的电场。作用：带电粒子经过该区域时被 。磁场的特点及作用：特点：D形盒处于与盒面垂直的 磁场中。作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做 运动，从而改变 ， 周期后再次进入电场。答案：质量 同位素 qU 半径 质量 周期性变化 加速 匀强 匀速圆周 运动方向 半个 考点：一、质谱仪1原理：如图所示。2加速带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：Uqmv2。3偏转带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB。4由两式可以求出粒子运动的半径r、

23、质量m、比荷等。其中由r可知电荷量相同时，半径将随质量变化。5质谱仪的应用可以测定带电粒子的质量和分析同位素。二、回旋加速器1工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差U，A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速。D1、D2处于与盒面垂直的匀强磁场B中，粒子将在磁场中做匀速圆周运动，经半个圆周(半个周期)后，再次到达两盒间的缝隙，控制两盒间电势差，使其恰好改变正负，于是粒子在盒缝间再次被加速，如果粒子每次通过盒间缝隙均能被加速，粒子速度就能够增加到很大。2周期粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，但粒子绕圆周运动的周期不变。3最大动能由qvB和Ekmv2

24、得Ek。预习基础：一、判断题1判断下列说法的正误。（1）质谱仪工作时，在电场和磁场确定的情况下，同一带电粒子在磁场中的半径相同。( )（2）因不同原子的质量不同，所以同位素在质谱仪中的轨迹半径不同。( )（3）回旋加速器加速电场的周期可以不等于粒子的回旋周期。( )（4）回旋加速器中带电粒子的动能来自磁场。( )二、填空题2电磁流量计是测量导电液体流量的一种仪器。如图所示，上下为两磁极，其中的磁场可视为匀强磁场，当含有正、负离子的导电液体沿测量管向外运动时，_（填“左右”或“上下”）两侧管壁会出现电势差。设液体流动速度为，管的直径为，磁感应强度为，稳定后管壁间的电势差为，则管中导电液体的流量_

25、。3如图所示，在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动。已知电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，则液滴带_（选填“正”或“负”）电，转动方向为_（选填“顺时针”或“逆时针”），环绕速度大小为_。4回旋加速器的构造如图所示，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。工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期_（选填“相等”或“不相等”），粒子经电场加速，经磁场回旋，获得的最大动能由磁感应强度和D形盒的_决定，与加速电压无关。5如图所示是医用回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁

26、场中，并分别与高频交流电源相连，保持回旋加速器中所加磁场不变，分别加速氚核（H）和氦核（He），则加速氚核（H）和氦核（H）时所加高频电源的频率之比为_，氚核（H）和氦核（He）的最大速度之比为_。6如图所示为质谱仪的原理图，某同学欲使用该装置测量某带正电粒子的比荷。粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场方向如图，匀强电场的场强为E。带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线MN又垂直于磁场的方向射入偏转磁场。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相

27、底片的H点。已知偏转磁场的磁感应强度为，带电粒子的重力可忽略不计。（1）为保证粒子在速度选择器中做直线运动，速度选择器a板需与电源_（选填“正极”或“负极”）相连，b板需与电源_（选填“正极”或“负极”）相连；（2）射入偏转磁场粒子的速度为_（用题目所给物理量字母表示）。巩固所学三、单选题7下列装置中，利用到离心运动的物理原理的是（）A磁流体发电机B回旋加速器C洗衣机D电视机8如图所示，氕、氘、氚三种核子分别从静止开始经过同一加速电压U1（图中未画出）加速，再经过同一偏转电压U2偏转，后进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，氕的运动轨迹如图。则氕、氘、氚三种核子射入磁场的点和射出磁场的点间距最大的

28、是（）A氕B氘C氚D无法判定9下列仪器或设备，在正常工作时不需要利用磁场的是（）A回旋加速器B磁电式电流表C磁流体发电机D避雷针10如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。静电分析器通道中心线MN所在圆的半径为，通道内有均匀辐射的电场，中心线处的电场强度大小为；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为的匀强磁场，磁分析器的左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入

29、收集器（进入收集器时速度方向与平行）。下列说法正确的是（）A磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向内B加速电场中的加速电压C磁分析器中轨迹圆心到点的距离D任何带正电的离子若能到达点，则一定能进入收集器11如图所示，平行板电容器所带电荷量为Q，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计)，从A点出发经电场加速后，垂直于磁感应强度方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，粒子打到P点，如果适当调整板间距离d，保持其他条件不变，用x表示OP间的距离，则能正确反映x与d之间关系的是()Ax与d成反比Bx与成反比Cx与成正比Dx与成正比四、多选题12如图所示，在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强

30、磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m、电荷量为q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g。小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（）A小球的加速度一直减小B小球的机械能和电势能的总和保持不变C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是D小球向下运动的稳定速度为13磁流体发电机又叫等离子体发电机，如图所示，燃烧室在3000 K 的高温下将气体全部电离为电子和正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以1000 m/s的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场，磁感应强度大小为6 T。等离子体发生偏转，在两极间形成

31、电势差。已知发电通道长a50 cm，宽b20 cm，高d20 cm，等离子体的电阻率2 m。则以下判断中正确的是（）A发电通道的上极板带正电，下极板带负电B开关断开时，高温等离子体不能匀速通过发电通道C当外接电阻为8 时，电流表示数为150 AD当外接电阻为4 时，发电机输出功率最大能力提升五、实验题14在第三次工业革命的今天，新材料的发现和运用尤为重要我国某科研机构发现一种新型的半导体材料，目前已经知道这种半导体材料的载流子（参与导电的“带电粒子”）的电荷量的值是e（电子电量的绝对值），但不知道它的电性和载流子的数密度n（单位体积中载流子的数量）为了测定这种材料中的载流子是带正电还是带负电，

32、以及载流子的数密度，科学家把这种材料先加工成一块偏平的六面体样品，这块样品的长、宽和厚度分别为a、b、d（如图中所示）现将这块样品接入电路中，且把靠外的偏平面标记为M，靠里的偏平面标记为N，然后在垂直于大平面的方向加上一个磁感应强度大小为B的匀强磁场接通电键S，调节可变电阻R使电路中产生合适的电流然后用电压表判定M、N两个面的电势高低并测定M、N间的电压（也叫霍耳电压），从而得到这种半导体材料载流子的电性和数密度（1）当M的电势比N的电势低时，材料中的载流子带_电（填“正”或“负”）；（2）为了测定载流子的数密度n，除题目中已给出的数据外，还需要测定的物理量有（写出物理量的含义并设定相应的符号

33、）_；（3）根据题设条件和你测定的物理量，写出载流子的数密度的表达式_六、解答题15如图所示，在xOy平面内，以射线OM为界，且射线OM与x轴正方向成60角，MOy区域内存在竖直向下的匀强电场，y轴为电场的右边界；MOx区域内有垂直于平面向外的匀强磁场，x轴为磁场的下边界。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从y轴上P点以初速度沿x轴正方向进入匀强电场中，穿过电场后，以与x轴正方向成60角的速度，从射线OM上的Q点（图中未画出）进入磁场，已知Q点的纵坐标为3h，带电粒子再经过磁场和电场后，恰好又返回y轴上的P点。粒子重力忽略不计。求：（1）区域内匀强电场的电场强度E的大小；（2）区域内匀强磁场的

34、磁感应强度B的大小。16如图甲所示，一对平行金属板C、D，O、O1为两板上正对的小孔，紧贴D板右侧存在上下范围足够大、宽度为L的有界匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，MN、GH是磁场的左、右边界。现有质量为m、电荷量为+q的粒子从O孔进入C、D板间，粒子初速度和重力均不计。（1）C、D板间加恒定电压U，C板为正极，板相距为d，求板间匀强电场的场强大小E和粒子从O运动到O1的时间t；（2）C、D板间加如图乙所示的电压，U0、T为已知量。t0时刻带电粒子从O孔进入，为保证粒子到达O1孔具有最大速度，求粒子到达O1孔的最大速度vm和板间d应满足的条件；（3）磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系如图丙

35、所示，B0为已知量，周期。t0时刻，粒子从O1孔沿OO1延长线O1O2方向射入磁场，始终不能穿出右边界GH，求粒子进入磁场时的速度v应满足的条件。17如图（a）所示，两个平行的金属板间接有图（b）所示的交变电压，板长为L0.4m，板间距d0.2m。在金属板的右侧即磁场的理想左边界，磁场区域足够大。磁感应强度B5103T，方向垂直纸面向里，现有一带电粒子（不计重力）以v0105m/s速度沿着极板中线从左端射入极板间。已知粒子的荷质比为 108C/kg，粒子通过电场区域的极短时间内，可以认为电场是恒定的。（1）若粒子在t0时刻射入，求粒子在磁场中运动的射入点到出射点间的距离；（2）证明任意时刻射入

36、电场的粒子，在磁场中运动的射入点与出射点间的距离都相等；（3）求粒子射出电场时的最大速度。参考答案：1 正确 正确 错误 错误【来源】2023步步高 选择性必修2（通用）第一章4质谱仪与回旋加速器【详解】（1）质谱仪工作时，根据 可得 则在电场和磁场确定的情况下，同一带电粒子在磁场中的半径相同，该说法正确；（2）根据上述结论因同位素的质量不同，电荷量相同，所以同位素在质谱仪中的轨迹半径不同，该说法正确；（3）为了保证粒子每次进入D型盒的缝隙中都能被电场加速，则回旋加速器加速电场的周期必须要等于粒子的回旋周期，该说法错误；（4）因洛伦兹力不做功，回旋加速器中带电粒子的动能来自电场，该说法错误。2

37、 左右 或者【来源】福建省厦门市同安第一中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题【详解】1根据左手定则可知，正、负离子会向左右偏转所以，所以左右两侧管壁会出现电势差；2导电液体的流量为或者由求出再利用3 正 逆时针 【来源】2023高考特训营 第九章 章末能力检测（九）【详解】1液滴在复合场中做匀速圆周运动，则必有重力和电场力平衡，则有电场力方向与重力方向相反，即电场力方向竖直向上，与电场方向相同，故液滴带正电。23液滴做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，根据左手定则可知，液滴沿逆时针方向转动，根据牛顿第二定律可得解得4 相等 半径【来源】1.4质谱仪与回旋加速器（练习）2022-202

38、3学年高二物理课后培优分级练人教版（2019）选择性必修第二册【详解】1 粒子在匀强磁场中偏转一周要经过缝隙两次，工作时每次经过缝隙都要被电场加速，即粒子在匀强磁场中偏转一周要被加速两次，而交流电在缝隙间产生的电场方向在交流电一个周期内变化两次，故工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等2 设磁感应强度为B，D形盒的半径为R，粒子的质量与电荷量分别为m、q，粒子最大速度为vm，由洛伦兹力提供向心力得粒子获得的最大动能可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒的半径决定，与加速电压无关。5 【来源】福建省福州八中2021-2022学年高二下学期期中物理试题【详解】1回旋加速器的高频电源的周期

39、和粒子圆周运动的周期相同，带电粒子在磁场中运动得周期为因为两个粒子的周期之比则它们的频率之比2根据得氚核（H）和氦核（He）的最大速度之比6 正极 负极 【来源】1.4质谱仪与回旋加速器（练习）2022-2023学年高二物理课后培优分级练人教版（2019）选择性必修第二册【详解】（1）12根据粒子在磁场中偏转方向可知，粒子带正电，则粒子在速度选择器中受洛伦兹力向左，电场力向右，则为保证粒子在速度选择器中做直线运动，速度选择器a板需与电源正极相连，b板需与电源负极相连。（2）3粒子在速度选择器中做直线运动时满足qE=B1qv则射入偏转磁场粒子的速度为7C【来源】江苏省2022-2023学年高二下

40、学期学业水平合格性考试物理仿真模拟检测卷（八）【详解】磁流体发电机是利用带电粒子在磁场中受力偏转；回旋加速器是利用带电粒子在电场中能被加速，在磁场中能偏转的原理；洗衣机是利用离心运动甩干衣服中的水分的；液晶电视没用到离心运动原理。故选C。8C【来源】第78讲 带电粒子在组合场中的运动-2023届高三物理高考复习101微专题模型精讲精练【详解】设核子的质量为m，带电量为q，偏转电场对应的极板长为L，板间距离为d，板间电场强度为E，进入偏转电场的速度为v0，进入磁场的速度为v，在偏转电场的侧移量为y，速度偏转角为。核子在加速电场运动过程，由动能定理得qU1核子在偏转电场做类平抛运动，将运动沿极板方

41、向和垂直极板方向分解。沿极板方向做匀速直线运动，则有Lv0t沿极板方向做匀加速直线运动，则有yvyat由牛顿第二定律得联立解得速度偏转角的正切值为可见核子在偏转电场的侧移量y与速度偏转角均与核子的质量和带电量无关，故三种核子进入磁场的位置和速度方向均相同。进入磁场的速度核子在匀强磁场只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，轨迹如图所示由牛顿第二定律得qvB由几何关系可得，射入磁场的点和射出磁场的点间距s为s2rcos联立解得氕、氘、氚三种核子的电量相等，氚的质量最大，则氚的射入磁场的点和射出磁场的点间距最大。故选C。9D【来源】2022年广西普通高中高二上学期学业水平考试物理模拟试卷（七）【详解】A回旋

42、加速器中粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，所以正常工作时需要磁场，故A不符合题意；B磁电式电流表的基本原理是通电线圈在磁场中会受到力的作用，所以正常工作时需要磁场，故B不符合题意；C磁流体发电机工作时，等离子体受到洛伦兹力作用而向两极板偏转，所以在正常工作时需要利用磁场，故C不符合题意；D避雷针的原理是尖端放电，正常工作时不需要利用磁场，故D符合题意。故选D。10B【来源】湖北省黄冈中学2022-2023学年高二上学期期中物理试题【详解】A该离子在磁分析器中沿顺时针方向转动，所受洛伦兹力指向圆心，根据左手定则可知，磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向外，故A错误；B该离子在静电分析器中

43、做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有在加速度电场中，由动能定理有联立解得故B正确；C该离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有又有解得该离子经Q点进入收集器，故故C错误；D根据上述分析可知，任一初速度为零的带正电离子，质量、电荷量分别记为、，经的电场后，在静电分析器中做匀速圆周运动的轨迹半径即一定能到达P点，而在磁分析器中运动的轨迹半径为可知，的大小与离子的质量与电荷量的比值有关，则不一定有即能到达P点的离子不一定能进入收集器，故D错误。故选B。11D【来源】10.5磁场-带电粒子在交变电、磁场中的运动-备战2023年高考物理一轮复习考点帮【详解】根据题意，设两板间电压为，粒子在电场中加速过程，由动能定理有解得进入磁场后，由牛顿第二定律有解得由题意可知，OP间的距离为