专题10 电磁技术实例-2024年高考物理复习二级结论题型详解

专题10 电磁技术实例 一、速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件一般以单个带电粒子为研究对象，在洛伦兹力和电场力平衡时做匀速直线运动达到稳定状态，从而求出相应的物理量，区别见下表． 装置 原理图 规律 速度选择器 若qv0B＝Eq，即v0＝，粒子做匀速直线运动 [例题1] 在如图所示的平行金属板中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子，以一定的速度从左侧沿虚线方向匀速通过此场区，不计带电粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．该粒子的速度大小为 B．若该粒子保持速度大小不变从右侧沿虚线方向射入，粒子仍能匀速通过场区 C．若仅将该粒子带电荷量改为﹣q，仍从左侧沿虚线射入，则粒子仍能匀速通过场区 D．若仅将该粒子带电荷量改为+2q，仍从左侧沿虚线射入，则粒子不能匀速通过场区 [例题2] 在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，两平行板水平放置。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。现有一束带电粒子以速度v0射入，不计粒子重力。发现粒子偏离虚线方向向上做曲线运动，现要使粒子沿图中虚线通过该装置，下列判断正确的是（　　） A．若是带正电的粒子从右端射入，则应减小电场强度E B．若是带负电的粒子从右端射入，则应增大磁感应强度B C．若是带正电的粒子从左端射入，则应增大电场强度E D．若是带负电的粒子从左端射入，则应减小磁感应强度B [例题3] 如图所示，三个粒子a、b、c分别以va、vb、vc的速率进入速度选择器，a粒子打在速度选择器的上极板，b和c粒子沿直线运动后进入偏转磁场，b粒子打在A1点，c粒子打在A2点，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A．上极板比下极板的电势低 B．一定有va＞vb C．a、b粒子一定都带负电 D．b粒子的比荷一定大于c粒子的比荷 [例题4] 如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E．从两板左侧中点c处射入一束离子（不计重力），这些离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分为如图三束，则下列判断正确的是（　　） A．若将这三束离子改为相反电性而其他条件不变的离子则仍能从d孔射出 B．这三束离子的比荷一定相同 C．这三束离子的速度一定不相同 D．a、b两板间的匀强电场方向一定由b指向a [例题5] （多选）如图所示，大量不同的带电粒子从左边容器中的小孔进入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，加速后经过小孔进入速度选择器，选择器中存在正交的匀强电场和匀强磁场，场强和磁感应强度分别为E和B1，粒子沿直线通过选择器，再垂直进入右边磁感应强度为B2的匀强磁场中，做匀速圆周运动打在底片上，则（　　） A．打在底片上不同位置的粒子是因为粒子比荷不同 B．打在底片上不同位置的粒子是因为进入右边磁场速度不同 C．如果速度选择器平行板电量不变，板间距增大，能沿直线通过选择器的粒子速度变小 D．如果增大速度选择器中磁场的磁感应强度B1，能沿直线通过选择器的粒子速度变小 装置 原理图 规律 磁流体发电机 等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板带正、负电，两极板电压为U时稳定，q＝qv0B，U＝v0Bd [例题6] 如图所示为磁流体发电机的示意图，一束等离子体（含正、负离子）沿图示方向垂直射入一对磁极产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板，板间连入电阻R，不计粒子重力和粒子间相互作用，则（　　） A．电路稳定后，A、B板聚集电荷量基本不变 B．通过电阻R的电流方向向下 C．若只增大离子的射入速度，发电机的电动势不变 D．若只增大两极板的正对面积，发电机的电动势将增大 [例题7] 磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。如图所示是磁流体发电机示意图，相距为d的平行金属板A、B之间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度大小为B，等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v垂直于B且平行于板面的方向进入磁场。金属板A、B和等离子体整体可以看作一个直流电源，将金属板A、B与电阻R相连，当发电机稳定发电时，两板间磁流体的等效电阻为r，则A、B两金属板间的电势差为（　　） A．R B．R C．R D．R [例题8] 磁流体发电机的示意图如图所示，横截面为矩形的管道长为l，宽为a，高为b，上下两个侧面为绝缘体，相距为a的两个侧面是电阻可忽略的导体，此两导体侧面与一负载电阻R相联，整个管道放在一匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于上下侧面向上。现在电离气体（正、负带电粒子）持续稳定地流经管道，为使问题简化，设横