江苏版高考物理第一部分专题三电场与磁场专题跟踪十七带电粒子在电磁场中运动与现代科技的结合5Word格式文档下载.docx
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qU＝
mv2，由几何关系可得，粒子在磁场中做圆周运动的偏转角θ＝60°
，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r＝
，又Bqv＝m
，解得
＝
，故C正确。
2.（2018·
江都区模拟）如图所示，一电子束垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向A极板，为了使电子束沿入射方向做直线运动，可采用的方法是（ ）
A．将滑动变阻器滑动头P向右滑动
B．将滑动变阻器滑动头P向左滑动
C．将极板间距离适当减小
D．将极板间距离适当增大
选D 根据题图可知：
A极板带正电，B极板带负电，所以电子束受到电场力的方向向上，大小F电＝Ee＝
，洛伦兹力方向向下，F＝Bev，电子束向上偏，说明电场力大于洛伦兹力，要使电子束沿射入方向做直线运动，则要电场力等于洛伦兹力，所以要减小电场力。
将滑动变阻器滑动头P向右或向左移动时，电容器两端电压不变，电场力不变，故A、B错误；
将极板间距离适当减小时，F电增大，不满足要求，故C错误；
将极板间距离适当增大时，F电减小，满足要求，故D正确。
3.（2018·
崇州模拟）如图所示，两竖直平行板间同时存在匀强电场和匀强磁场，电场的场强为E、方向水平向左，磁场的磁感应强度为B、方向与电场垂直且水平向里。
一带正电液滴以竖直向下的初速度v0＝
进入电磁场区域，最终能飞出该区域。
则液滴在电磁场中（ ）
A．做匀速直线运动B．做匀变速曲线运动
C．运动速度逐渐减小D．机械能逐渐减小
选D 带电液滴进入电磁场中时，由题意可知，电场力等于洛伦兹力，所以重力使其做加速运动，则运动速度逐渐增大，故C错误；
速度增大使洛伦兹力大小增大，导致速度方向也发生变化，所以带电液滴将向右做变速曲线运动，故A、B错误；
由上分析可知，电场力做负功，液滴电势能增加，则机械能减小，故D正确。
4．（2018·
苏锡常镇四市联考）自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。
如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。
图乙为霍尔元件的工作原理图，当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差。
下列说法正确的是（ ）
A．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向移动形成的
D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将增大
选A 根据单位时间内的脉冲数可知车轮转动的转速，若再已知自行车车轮的半径，根据v＝2πrn即可获知车速大小，选项A正确；
根据霍尔原理可知
q＝Bqv，U＝Bdv，即霍尔电势差只与磁场强度、霍尔元件的厚度以及电子定向移动的速率有关，与车速无关，选项B错误；
题图乙中霍尔元件的电流I是由电子定向移动形成的，选项C错误；
如果长时间不更换传感器的电源，则会导致电子定向移动的速率减小，故霍尔电势差将减小，选项D错误。
5.
泰州一模）如图，从S处发出的电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子向下极板偏转。
设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B。
欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是（ ）
A．适当减小电场强度E
B．适当减小磁感应强度B
C．适当增大加速电压U
D．适当增大加速电场极板之间的距离
选B 根据左手定则可知，电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向下极板偏转的原因是电场力小于洛伦兹力；
要使粒子在复合场中做匀速直线运动，则Eq＝qvB，所以可以减小洛伦兹力或增大电场力，适当减小电场强度E，即减小电场力，电子的受力不能平衡，故A错误；
适当减小磁感强度B，可以减小洛伦兹力，电子的受力可以平衡，故B正确；
根据eU＝
mv2可得v＝
，适当增大加速电压U，可以增大电子在复合场中运动的速度v，从而增大洛伦兹力，电子的受力不能平衡，故C错误；
适当增大加速电场极板之间的距离，根据v＝
，由于加速电压U没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，没有改变电场力和洛伦兹力的大小，故D错误。
6.（2018·
徐州模拟）如图所示为回旋加速器的示意图。
两个靠得很近的D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D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m、电荷量为q。
下列说法错误的是（ ）
A．质子的最大速度不超过2πRf
B．质子的最大动能为
C．质子的最大动能与电压U无关
D．只增大磁感应强度B，可减小质子的最大动能
选ABC 质子出回旋加速器时的速度最大，此时的半径为R，则v＝
＝2πRf，所以最大速度不超过2πRf，故A正确；
质子在磁场中运动时有qvB＝m
，可得质子的最大动能Ek＝
mv2＝
，与电压U无关，故B、C正确；
质子的最大动能Ek＝
，只增大磁感应强度，可增大质子的最大动能，故D错误。
7.如图所示，两平行金属板P、Q水平放置，上极板带正电，下极板带负电；
板间存在匀强电场和匀强磁场（图中未画出）。
一个带电粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动，粒子通过两平行板后，从O点垂直进入另一个垂直纸面向外的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动，经过半个周期后打在挡板MN上的A点，不计粒子重力，则下列说法正确的是（ ）
A．此粒子一定带正电
B．P、Q间的磁场一定垂直纸面向里
C．若另一个带电粒子也能做匀速直线运动，则它一定与该粒子具有相同的荷质比
D．若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动，则它一定与该粒子具有相同的荷质比
选ABD 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由题图知粒子向下偏转，粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力竖直向下，应用左手定则可知，粒子带正电，故A正确；
粒子在复合场中做匀速直线运动，粒子所受合力为零，粒子所受电场力竖直向下，则粒子所受洛伦兹力竖直向上，由左手定则可知，P、Q间的磁场垂直于纸面向里，故B正确；
粒子在复合场中做匀速直线运动，由平衡条件可知：
qvB＝qE，则：
v＝
，粒子具有相同的速度即可，不一定具有相同的荷质比，故C错误；
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
qvB＝m
，解得：
，由于粒子匀速通过P、Q间的复合场，则粒子速度v相同，若粒子运动轨迹相同，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r相同，则粒子的荷质比相同，故D正确。
8.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面积的流体的体积），为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送流体的管道相连（图中虚线），导电流体由左向右流过流量计。
图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现在流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面由前向后。
当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值，已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则（ ）
A．流量计的上表面电势高B．流量计的下表面电势高
C．流量为
D．流量为
选AC 流体中的正电荷向右运动，由左手定则知受向上的洛伦兹力，则上表面聚集正电荷。
流体中的负电荷也向右运动，同理知下表面聚集负电荷。
所以流量计的上表面电势高，故A正确；
电场力与洛伦兹力相平衡，有q
＝qvB（U相当于电源电动势），由闭合电路欧姆定律得I＝
，流体电阻（即内阻）为r＝ρ
，流体的流量为Q＝Sv＝bcv，解得Q＝
9.（2018·
南通模拟）如图所示为利用海流发电的磁流体发电机原理示意图，矩形发电管道水平东西放置，整个管道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，其上、下两面是绝缘板，南、北两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连，已知发电管道长为L、宽为d、高为h，海水在发电管道内以恒定速率v朝正东方向流动。
发电管道内的海水在垂直流动方向的电阻为r，海水在管道内流动时受到的摩擦阻力大小恒为f，不计地磁场的影响，则（ ）
A．N侧的电势高
B．开关S断开时，M、N两端的电压为Bdv
C．开关S闭合时，发电管道进、出口两端压力差F＝f＋
D．开关S闭合时，电阻R上的功率为
选BC 海水向东流动的过程中，正电荷受到的洛伦兹力的方向指向M，而负电荷受到的洛伦兹力的方向指向N，所以M侧聚集正电荷，M侧的电势高，故A错误；
开关S断开时，设海水中的电荷所带的电荷量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，M、N两端的电压U保持恒定，有qvB＝q
U＝Bdv，故B正确；
设开关S闭合后，发电管道进、出口两端压力分别为F1、F2，海水所受的摩擦阻力恒为f，开关S闭合后管道内海水受到的安培力为F安，有：
F2＝F1＋f＋F安，F安＝BId，根据欧姆定律有I＝
F＝F2－F1＝f＋
，故C正确；
电阻R上的功率为P＝I2R＝
，故D错误。
二、非选择题
10.如图所示，磁流体发电机的极板相距d＝0.2m，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，B＝1.0T。
外电路中可变负载电阻R用导线与极板相连。
电离气体以速率v＝1100m/s沿极板射入，极板间电离气体等效内阻r＝0.1Ω，则此发电机的最大输出功率为多大？
由离子受力平衡时得qvB＝qE＝
所以板间电压为U＝Ed＝Bvd
此发电机的电动势为
E源＝U＝Bvd＝1.0×
1100×
0.2V＝220V
当可变电阻调到R＝r＝0.1Ω时，电源的输出功率最大，最大输出功率为Pmax＝
2·
r＝
W＝121kW。
答案：
121kW
11.（2018·
常州三模）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴负方向。
在第一、四象限内有一个圆，圆心O′坐标为（r,0），圆内有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场。
一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子（不计粒子所受的重力），从P点（－2h，h）以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过坐标原点O进入第四象限，又经过磁场从x轴上的Q点离开磁场。
求：
（1）电场强度E的大小；
（2）圆内磁场的磁感应强度B的大小；
（3）带电粒子从P点进入电场到从Q点射出磁场的总时间t。
（1）带电粒子在电场中只受电场力的作用。
电场力方向与v0垂直，所以，粒子做类平抛运动，则有：
水平方向：
2h＝v0t1；
竖直方向：
h＝
at12＝
t12；
解得E＝
。
（2）粒子进入磁场时沿y轴方向的速度
vy＝at1＝
＝v0；
粒子进入磁场时的速度v＝
v0；
粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆
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