第01讲 速度选择器及质谱仪模型-高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过【含答案解析】.docxVIP

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

模块10磁发明各模块大招

第01讲速度选择器及质谱仪模型

（解析版）

目录

TOC\o1-3\h\u【内容一】速度选择器模型 1

【内容二】速度选择器的工作原理模型 3

【内容三】速度选择器+偏转模型 5

【内容四】加速电场+模型 6

技巧总结

速度选择器模型

技巧总结

1．速度选择器：

(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．

(2)带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器时的速度是v＝.(见下图)

2．速度选择器的工作原理

（1）粒子受力特点：同时受方向相反的电场力和磁场力作用。

（2）粒子匀速通过速度选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡：qE=qvB，解得v=，

速度大小只有满足v=的粒子才能做匀速直线运动。

若v＜，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加．

若v＞，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．

秒判带电粒子受力方向：质谱仪模型

技巧总结

质谱仪是一种精密仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具：一个质量为、电荷量为的粒子，从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相底片．则粒子进入磁场时的速率为.

模型1：速度选择器+偏转

过程1：加速阶段

过程2：匀速阶段

过程3：偏转过程

，其中都为定值，而偏转直径与成正比.

注意：叫比荷，也叫荷质比

结论：比荷近大远小比荷越大，打的越近.

模型2：加速电场+

过程1：加速阶段

过程2：偏转过程

，其中都为定值，而偏转直径与成正比.

结论：比荷近大远小比荷越大，打的越近.

例题演练

例1．如图所示，下列说法正确的是（）

A．如图甲是回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压

B．如图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极

C．如图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是

D．如图丁是质谱仪的原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子比荷越小

解：A．根据公式可得最大动能为

最大动能与加速电压无关，故A错误；

B．由左手定则可知，带正电的粒子向下偏转，所以下极板带正电，A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，故B正确；

C．带电粒子进入复合场，受电场力和洛伦兹力的作用，且二力平衡时才可匀速直线通过，此时故C正确；

D．由可得R越小，比荷越大，故D错误。故选BC。

例2．研究某种射线装置的示意图如图所示。射线源发出的粒子以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点，出现一个亮点，粒子的重力不计。在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后，射线在板间做半径为r的圆周运动，然后打在荧光屏的P点。若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场，亮点又恰好回到O点，由此可知该粒子（）

A．带正电B．初速度为v＝C．比荷为＝

D．增大E或B，可以让粒子向纸内偏转

解：A．根据左手定则可知该粒子带正电，故A正确；

B．由题意可知粒子在电、磁复合场中做匀速直线运动，根据平衡条件有

解得故B错误；C．根据牛顿第二定律有联立解得故C正确；

D．增大E或B，可以让粒子在纸面内向下或向上偏转，故D错误。故选AC。

例3．如图所示，两水平金属板构成的器件中，存在着匀强电场和匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子以某一水平速度从P点射入，恰好能沿直线运动，不计带电粒子的重力。下列说法正确是（）

A．粒子一定带正电B．粒子的速度大小

C．若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动

D．若粒子速度大小改变，电场对粒子的作用力会发生变化

解：A．粒子带正电时，电场力向下，洛伦兹力向上，电场力等于洛伦兹力可以做直线运动，若粒子带负电，电场力向上，洛伦兹力向下，电场力等于洛伦兹力时也可做直线运动，因此无法确定粒子带正电还是负电，故A错误；

B．粒子做直线运动，由平衡关系可知电场力等于洛伦兹力解得，故B正确；

C．若粒子速度大小改变，电场力不变，洛伦兹力变化，垂直速度方向合力不为零，粒子将做曲线运动，故C正确；

D．粒子速度大小改变，只影响洛伦兹力大小，不影响电场对粒子的作用力大小，故D错误。

故选BC。

例4．如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子的重力不计．已知速度为v0的质子流可以从a点沿直线运动到b点，以下说法正确的是（???????）

A．速度为v0的α射线（He核流）也可以从a沿直线运动到b点；

B．速度为v0的β射线（电子流）也可以从a沿直线运动到b点；

C．速度为v0的质子流也可