(精典)电磁场实例模型(速度选择器,质谱仪,霍尔效应,电磁流量计,磁流体发电机)专题练习.docVIP

速度选择器 一质子以速度V穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，则： （ ） A．若电子以相同速度V射入该区域，将会发生偏转 B．无论何种带电粒子，只要以相同速度射入都不会发生偏转 C．若质子的速度VV，它将向下偏转而做类似平抛运动 D．若质子的速度VV，它将向上偏转而做圆周运动 如图所示，电源电动势为E．内阻为r，滑动变阻器电阻为R，开关S闭合。两平行板间有匀强磁场，一带电粒子(其所受重力忽略不计)正好以速度υ匀速穿过两板。下列说法正确的是 ( ) A．保持开关S闭合，将滑片P向上滑动时，粒子将可能从上极板边缘射出 B．保持开关S闭合，将滑片P向下滑动时，粒子将可能从上极板边缘射出 C．保持开关S闭合，将a极板向上移动一点，粒子将继续沿直线穿出 D．如果将开关S断开，将a极板向上移动一点，粒子将继续沿直线穿出 质谱仪 1. （2001年高考理综卷）图1是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s2、s3射入磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3的细线。若测得细线到狭缝s3的距离为d （1）导出分子离子的质量m的表达式。 （2）根据分子离子的质量数M可用推测有机化合物的结构简式。若某种含C、H和卤素的化合物的M为48，写出其结构简式。 （3）现有某种含C、H和卤素的化合物，测得两个M值，分别为64和66。试说明原因，并写出它们的结构简式。 在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表： 元 素 H C F Cl Br 含量较多的同 位素的质量数 1 12 19 35，37 79，81 2. 如图为质谱仪原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器。选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。可测量出G、H间的距离为l。带电粒子的重力可忽略不计。求： （1）粒子从加速电场射出时速度v的大小。 （2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向。 （3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小。 霍尔效应 1. （2000年高考理综卷）如图2所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U，电流I和B的关系为U=k?，式中的比例系数k称为霍尔系数。 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。 I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题： （1）达到稳定状态时，导体板上侧面Ａ的电势 下侧面Ａ的电势（填高于、低于或等于）。 （2）电子所受的洛伦兹力的大小为 。? （3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为 ． （4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k=，其中n代表导体板单位体积中电子的个数。 2. 据报道，我国最近实施的“双星”计划所发射的卫星中放置一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度等研究项目。磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、电流强度为I的电流。已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电量为e。金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U。 （1）金属导体前后两个侧面哪个电势较高？ （2）求磁场磁感应强度B的大小。 电磁流量计 1．为了简化，假设流量计是如图7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液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强