专题05 磁场-学易金卷：3年（2021-2023）高考1年模拟物理真题分项汇编（天津专用）

专题04 磁场 1．(2023高考真题)信号放大器是一种放大电信号的仪器，如图1，可以通过在相邻极板间施加电压，使阴极逸出的电子，击中极板时，激发出更多电子，从而逐级放大电信号。己知电子质量m，带电量e。 （1）如图2，在极板上建立空间正交直角坐标系。极板上方空间内存在匀强磁场，其磁感应强度为B，方向平行z轴。极板间电压U极小，几乎不影响电子运动。如图，某次激发中，产生了2个电子a和b，其初速度方向分别在xOy与zOy平面内，且与y轴正方向成角。（i）判断磁感应强度B方向； （ii）求a、b两个电子运动到下一个极板的时间和； （2）若单位时间内阴极逸出的电子数量不变，每个电子打到极板上可以激发出个电子，且，阳极处接收电子产生的电流为I，在答题纸给出的坐标系里画出表示U和I关系的图像并说出这样画的理由。 图1 图2 2. (2022高考真题)如图所示，M和N为平行金属板，质量为m，电荷量为q的带电粒子从M由静止开始被两板间的电场加速后，从N上的小孔穿出，以速度v由C点射入圆形匀强磁场区域，经D点穿出磁场，CD为圆形区域的直径。已知磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，粒子速度方向与磁场方向垂直，重力略不计。 （1）判断粒子的电性，并求M、N间的电压U； （2）求粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r； （3）若粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，求粒子在磁场中运动的时间t。 3. (2021高考真题)霍尔元件是一种重要磁传感器，可用在多种自动控制系统中。长方体半导体材料厚为a、宽为b、长为c，以长方体三边为坐标轴建立坐标系，如图所示。半导体中有电荷量均为e的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为n和p。当半导体材料通有沿方向的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，沿方向，于是在z方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，已知电场强度大小为E，沿方向。 （1）判断刚加磁场瞬间自由电子受到的洛伦兹力方向； （2）若自由电子定向移动在沿方向上形成的电流为，求单个自由电子由于定向移动在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小； （3）霍尔电场建立后，自由电子与空穴在z方向定向移动的速率分别为、，求时间内运动到半导体z方向的上表面的自由电子数与空穴数，并说明两种载流子在z方向上形成的电流应满足的条件。 1．(2023河西区二模)如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线正下方有一束电子初速度方向与电流方向相同，则电子可能的运动情况是（　　） A. 沿路径a运动 B. 沿路径b运动 C. 沿路径c运动 D. 沿路径d运动 2．(2023红桥区二模)为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为和，左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为向下的匀强磁场，在空腔前、后两个侧面上各有长为的相互平行且正对的电极和，和与内阻为的电流表相连。污水从左向右流经该装置时，电流表将显示出污水排放情况。下列说法中正确的是（　　） A. 板比板电势高 B. 污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小 C. 污水流量大小，对电流表的示数无影响 D. 若只增大所加磁场的磁感强度，则电流表的示数也增大 3．(2023和平区一模)某空气净化设备装置可用于气体中有害离子的收集和分离，其简化原理如图甲所示，Ⅰ区为电场加速区，Ⅱ区为电场收集区。Ⅰ区和Ⅱ区之间是无场区。已知Ⅰ区中AB与CD两极的电势差为U，Ⅱ区中分布着竖直向下的匀强电场，且EG与FH间的距离为d，假设大量相同的正离子在AB极均匀分布，初速度为零开始加速，不考虑离子间的相互作用和重力影响。 (1)若正离子的比荷为，求该离子到达CD极时的速度大小。 (2)若正离子的比荷为，从EF边射入的正离子经电场偏转后恰好都射入FH边的收集槽内，收集槽的宽度FH = L，求Ⅱ区中匀强电场E的大小。 (3)将Ⅱ区的匀强电场换成如图乙所示的匀强磁场，则电场收集区变成了磁场分离区，为收集分离出的离子，需在EF边上放置收集板EP，收集板下端留有狭缝PF，离子只能通过狭缝进入磁场进行分离。假设在AB极上有两种正离子，质量分别为m和M，且M = 4m，电荷量均为q。现调节磁感应强度大小和狭缝PF宽度，可使打在收集板EP右表面上的两种离子完全分离，为收集更多分离的离子，狭缝PF宽度的最大值为多少？（Ⅱ区中EF与GH间距足够大，不考虑出Ⅱ区后再次返回的离子） 4．(2023河北区一模)如图所示，在x>0区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场；在x<0区域内存在沿x轴正方向的匀强电场。质量为m、电荷量为q（q>0）