2020-2021学年江苏省南京师大附中高一(上)训练物理试卷(第5讲 洛伦兹力的应用)
发布:2025/1/6 2:30:2
概念和规律
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1.如图所示,匀强电场和匀强磁场相互垂直,现有一束带电粒子(不计重力),以速度v0沿图示方向恰能沿直线穿过,下述说法中正确的是( )
组卷:2引用:1难度:0.6 -
2.质谱仪工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子初速度几乎为零地进入电压为U0的加速电场。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中,最后打在底片上。已知放置底片的区域MN=L,且OM=L。某次测量发现MN中左侧
区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧23区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到。为使原本打在MN中点P的离子能打在QN区域,则加速电压U的值不可能为( )13组卷:32引用:1难度:0.4 -
3.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,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f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I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH=RH
,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。IBd
(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图中c、f哪端的电势高。
(2)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I=nevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率)组卷:108引用:2难度:0.5
二、课后同步练习
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10.对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示,质量为m、电荷量为q的铀235离子,从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做半径为R的匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集,离开磁场时离子束的等效电流为I.不考虑离子重力及离子间的相互作用。
(1)求加速电场的电压U;
(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M;
(3)实际上加速电压的大小会在U±ΔU范围内微小变化。若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子,如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离,为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠,应小于多少?(结果用百分数表示,保留两位有效数字)ΔUU组卷:1765引用:4难度:0.1 -
11.一台质谱仪的工作原理如图所示。大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经过加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上。已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹。不考虑离子间的相互作用。
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;
(2)在答题卡的图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d;
(3)若考虑加速电压有波动,在(U0-ΔU)到(U0+ΔU)之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件。组卷:2192引用:3难度:0.3