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2000-2013北京高考物理磁场

201403高考复习 磁 场 部 分 北京市海淀实验中学 卢明2013北京22.如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场,金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响,求: (1)匀强电场场强E 的大小: (2)粒子从电场射出时速度v的大小: (3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。. 22、【解析】(1) (2) (3) 2012北京16.处于匀强磁场中的一个带电粒子,仅在磁场力作用下做匀速圆周运动.将该粒子的运动等效为环形电流,那么此电流值 A.与粒子电荷量成正比 B.与粒子速率成正比 C.与粒子质量成正比 D.与磁感应强度成正比 2011北京23.(18分) 利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术领域有重要的应用。 如图所示的矩形区域ABDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝。离子源产生的离子,经电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。 已被加速的两种正离子的质量分别是和(>),电荷量均为q。加速电场的电势差为U。离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力,也不考虑离子间的相互作用。 求质量为的离子进入磁场时的速度; 当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的距离s; 在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定的宽度。若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调,GA边长为一定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处,离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场,为保证上诉两种离子能落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度。 23 粒子在电场运动过程,由动能定理得: Uq==1/2mv2 则v= (2)由牛顿第二定律得: Bqv=m 则 = = 两种粒子在GA上落点的间距 s=22=(-) (3)质量为的粒子,在GA边上的落点都在其入射点左侧2处,由于狭缝的宽度为d,落点区域的宽度也为d,同理,质量为的粒子在GA边上落点区域宽度也是d。 为保证两束粒子能完全分离,两个区域应无交叠,条件为 s=22>d 即2)>d 的最大值满足 2=L-d 得 (L-d))>d 解得最大值 dm= .L 2010北京23.(18分)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。 如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中,在薄片的两个侧面、间通以电流时,另外两侧、间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累,于是、间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。 设半导体薄片的宽度(、间距)为,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中、哪端的电势高; 已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流,其中是导电电子定向移动的平均速率); 图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。 a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,请导出圆盘转速的表达式。 b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。 23.(18分)(1)由 ① 当电场力与洛伦兹力相等时 ③ 得 ④ 将 ③、④代入②, 得 (2) a.由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则 P=mNt 圆盘转速为 N= 提出的实例或设想 (2009年高考北京卷,19) 19.如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁

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