第52讲 洛伦兹力与现代科技（讲义）-2024年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

第52讲 洛伦兹力与现代科技 目录 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 复习目标 网络构建 考点一 电磁组合场中的各类仪器 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点1 质谱仪 知识点2 回旋加速器 【提升·必考题型归纳】 考向1 质谱仪 考向2 回旋加速器 考点二 电磁叠加场中的各类仪器 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点 电磁叠加场中的各类仪器、规律和共性 【提升·必考题型归纳】 考向1 速度选择器 考向2 磁流体发电机 考向3 电磁流量计 考向4 霍尔元件 真题感悟 1、 理解和掌握电磁场中各类仪器的原理。 2、 能够利用电磁场中各类仪器的工作原理处理有关问题。 考点要求 考题统计 考情分析 质谱仪、回旋加速器、 速度选择器、磁流体发电机、 电磁流量计、霍尔元件 2023年广东卷第5题 2023年1月浙江卷第8题 2021年河北卷第5题 高考对洛伦兹力与现代科技的考查除了几个省份有考查以外，其他省份考查频度不是太高，题目多以选择题或计算题的形式出现，选择题大多较为简单，计算题难度较大。 考点一 电磁组合场中的各类仪器 知识点1 质谱仪 （1）作用 测量带电粒子质量和分离同位素的仪器。 （2）原理(如图所示) ①加速电场：qU＝mv2。 ②偏转磁场：qvB＝，l＝2r，由以上两式可得r＝ ，m＝，＝。 知识点2 回旋加速器 （1）构造 如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒处于匀强磁场中，D形盒的缝隙处接交流电源。 （2）原理 交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D形盒缝隙，粒子被加速一次。 （3）最大动能 由qvmB＝、Ekm＝mvm2得Ekm＝，粒子获得的最大动能由磁感应强度B和盒半径R决定，与加速电压无关。 （4）总时间 粒子在磁场中运动一个周期，被电场加速两次，每次增加动能qU，加速次数n＝，粒子在磁场中运动的总时间t＝T＝·＝。 考向1 质谱仪 1．质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，如图所示，原子核（不计重力）经电场加速后，垂直进入匀强磁场做圆周运动，最终打到D点。虚线为该粒子运动轨迹，由图可知（　　）    A．下极板S2比上极板S1电势高 B．若改为原子核，则最终打在D点左侧 C．若只增大加速电场电压，则该粒子最终打在D点右侧 D．若只增大磁感应强度B，则该粒子最终打在D点左侧 2．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢的三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S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为B的匀强磁场中、氢的三种同位素分别为氕（即为质子）、氘（质量约为质子的2倍，电荷量与质子相同）、氚（质量约为质子的3倍，电荷量与质子相同），最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。则下列判断正确的是（　　） A．进入磁场时动量从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚 D．a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氚、氘、氕 考向2 回旋加速器 3．如图甲所示回旋加速器的两个“D”型盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，现在两“D”型盒间接入峰值为U0的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，将粒子源置于盒的圆心处，粒子源产生质量为m、电荷量为q的氘核（），在t=0时刻进入“D”型盒的间隙，已知粒子的初速度不计，穿过电场的时间忽略不计，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是（　　） A．若交变电压U0变为原来的2倍，则氘核出D型盒的速度也变成2倍 B．若交变电压的周期取，加速器也能正常工作 C．氘核离开回旋加速器的最大动能为 D．不需要改变任何条件，该装置也可以加速α粒子（） 4．回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，他们接在电压为U、频率为f的高频交流电源上。已知匀强磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为r。若位于圆心处的粒子源A处能不断产生带电量为q、速率为零的粒子经过电场加速后进入磁场，当粒子被加速到最大动能后，再将他们引出。忽略粒子在电场中运动的时间，忽略相对论效应，下列说法正确的是（　　）    A．粒子第n次被加速前后的轨道半径之比为 B．从D形盒出口引出时的速度为 C．粒子在D形盒中加速的次数为 D．当磁感应强度变为原来的2倍，同时改变交流电频率，该粒子从D形盒出口引出时的动能为 考点二 电磁叠加场中的各类仪器 知识