专题72速度选择器 质谱仪 回旋加速器 磁流体发电机 电磁流量计 霍尔效应-2023届高三物理一轮复习重难点逐个突破

专题72 速度选择器 质谱仪 回旋加速器 磁流体发电机 电磁流量计 霍尔效应 考点一 速度选择器（1-3T） 考点二 质谱仪（4-7T） 考点三　 回旋加速器（8-13T） 考点四 磁流体发电机（14-17T） 考点五　 电磁流量计（18-21T） 考点六 霍尔效应（22-27T） 考点一 速度选择器 1．工作原理：平行板中匀强电场E和匀强磁场B互相垂直。有如图甲、乙两种方向组合，带电粒子沿直线匀速通过速度选择器时有qvB＝qE，可得：v＝。 2．速度选择器的特点 (1)只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量。 (2)具有单向性：在图甲、乙中粒子只有从左侧射入才可能做匀速直线运动，从右侧射入则不能。 1．（2022·广东·模拟预测）如图所示，M、N为速度选择器的上、下两个带电极板，两极板间有匀强电场和匀强磁场。匀强电场的场强大小为E、方向由M板指向N板，匀强磁场的方向垂直纸面向里。速度选择器左右两侧各有一个小孔P、Q，连线与两极板平行。某种带电微粒以速度v从P孔沿连线射入速度选择器，从Q孔射出。不计微粒重力，下列判断正确的是（　　） A．带电微粒一定带正电 B．匀强磁场的磁感应强度大小为 C．若将该种带电微粒以速率v从Q孔沿连线射入，不能从P孔射出 D．若将该带电微粒以的速度从P孔沿连线射入后将做类平抛运动 2．（2021·福建）一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一质子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线射入，能够做匀速直线运动的是（　　）（所有粒子均不考虑重力的影响） A．以速度的射入的正电子 B．以速度射入的电子 C．以速度射入的核 D．以速度射入的a粒子 3．（2022·北京海淀·二模）如图甲所示，板长均为3d的两平行金属板P和Q之间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场的方向垂直纸面向里，电场方向垂直金属板向下，两板间距为2d。有一带正电粒子以速度从两板间中点O沿垂直电场和磁场的方向射入，恰好能沿中心线做直线运动。不计粒子所受到的重力以及平行板的边缘效应。 （1）求电场强度E。 （2）如图乙所示，仅撤去磁场，带电粒子仍以速度从O点沿中心线垂直电场射入，恰好能从Q板的右边缘飞出。 a．求带电粒子的比荷； b．以O点为坐标原点，方向为x轴正方向，垂直于金属板向下为y轴正方向，建立平面直角坐标系，写出带电粒子在电场中运动的轨迹方程。 考点二 质谱仪 如图 工作原理 ①加速电场：qU＝mv2； ②偏转磁场：qvB＝，l＝2r； 由以上两式可得：r＝ ， m＝，＝。 4．（2022·山东·泰安一中模拟预测）(多选) 如图甲所示，质谱仪是分离和检测不同同位素的仪器，即根据带电粒子在磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。用质谱仪测量氢元素的同位素，让氢元素的三种同位素氕、氘、氚的离子流从容器A下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成三条质谱线，如图乙所示。不计粒子受到的重力以及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A．在进入磁场时，氕的动能最大 B．氕在磁场中运动的时间最长 C．氚在磁场中运动的时间最长 D．a质谱线对应氢元素的氚 5.(2022·宁德高三质检)如图所示，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，粒子在磁场中转半个圆周后打在P点，测出OP距离为x，下列x－U图像可能正确的是(　　) 6．（2023·全国·高三专题练习）下图是某质谱仪的工作原理示意图，该质谱仪由粒子源（未画出）、加速电场、静电分析器和磁分析器组成。已知静电分析器的四分之一圆弧通道半径为R，通道内有一方向均指向圆心O的均匀辐向电场，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，PQ为胶片。现位于A处的粒子源发出电量相等、质量不等、速率不等的带电粒子，经加速电压U加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，离开P点后进入磁分析器，最终打在胶片上的某点。不计粒子的重力，下列判断正确的是（　　） A．从P点进入磁场的粒子速率一定相等 B．从P点进入磁场的粒子动量一定相等 C．打到胶片上同一点的粒子质量一定相等 D．打到胶片上的位置距离P点越远，粒子比荷越大 7．（2022·辽宁大连·二模）某种质谱仪由离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器几部分构成，如图所示。加速电场的电压为U；静电分析器中有沿半径方