带电粒子在复合场中的运动考点一电磁技术的应用1.[考查对霍尔效应的理解与分析]在一个很小的厚度为d的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件，如图所示。在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子(形成电流的自由电荷)就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。可以证明UH＝，k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。下列说法正确的是()A．若M的电势高于N的电势，则载流子带正电B．霍尔系数k较大的材料，其内部单位体积内的载流子数目较多C．借助霍尔元件能够把电压表改装成磁强计(测定磁感应强度)D．霍尔电压UH越大，载流子受到磁场的洛伦兹力越小解析：选C根据左手定则可知载流子向N偏转，若载流子带正电，则N的电势高于M的电势，A错误；设左右两个表面相距为L，载流子所受的电场力等于洛伦兹力：e＝evB，设材料单位体积内载流子的个数为n，材料截面积为S，I＝neSv，S＝dL，联立解得：UH＝，令k＝，则UH＝k，所以根据k＝可知单位体积内的载流子数目，随着霍尔系数增大而减小，B错误；根据UH＝可得B＝，故借助霍尔元件能够把电压表改装成磁强计(测定磁感应强度)，C正确；载流子受到的洛伦兹力F＝e，霍尔电压UH越大，载流子受到磁场的洛伦兹力越大，D错误。2．[考查回旋加速器的原理分析][多选]回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是()A．若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大B．若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短C．若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于加速α粒子解析：选BC当粒子从D形盒中出来时速度最大，根据qvmB＝m，得vm＝，那么质子获得的最大动能Ekm＝，则最大动能与交流电压U无关，故A错误。根据T＝，若只增大交流电压U，不会改变质子在回旋加速器中运行的周期，但加速次数减少，则运行时间也会变短，故B正确。根据T＝，若磁感应强度B增大，那么T会减小，则交流电频率f必须适当增大才能正常工作，故C正确。带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等，根据T＝知，换用α粒子，粒子的比荷变化，周期变化，回旋加速器需改变交流电的频率f才能加速α粒子，故D错误。3．[考查用质谱仪分析两种离子的运动][多选]一束粒子流由左端平行于极板P1射入质谱仪，沿着直线通过电磁场复合区后，并从狭缝S0进入匀强磁场B2，在磁场B2中分为如图所示的三束。下列说法中正确的是()A．速度选择器的P1极板带负电B．粒子1带负电C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于D．粒子2的比荷的绝对值最大解析：选BC三种粒子在正交的电磁场中做匀速直线运动，由受力平衡得：qvB＝qE，根据左手定则可知，若带电粒子带正电荷，洛伦兹力的方向向上，所以电场力的方向向下，速度选择器的P1极板带正电；若带电粒子带负电，洛伦兹力的方向向下，所以电场力方向向上，速度选择器的P1极板带正电，故速度选择器的P1极板一定是带正电，与带电粒子无关，故A错误。在磁场B2中，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力的方向向下，将向下偏转；负电荷受到的洛伦兹力的方向向上，将向上偏转，所以粒子1带负电，故B正确。能通过狭缝S0的带电粒子受到的电场力与洛伦兹力的大小相等，方向相反，即：qvB1＝qE，所以v＝，故C正确。根据qvB2＝m，解得：r＝，r与比荷成反比，粒子2的半径最大，所以粒子2的比荷的绝对值最小，故D错误。考点二带电粒子在组合场中的运动4.[考查带电粒子加速后进入磁场]如图所示，在坐标系xOy的第二象限内有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E。第三象限内存在匀强磁场Ⅰ，y轴右侧区域内存在匀强磁场Ⅱ，Ⅰ、Ⅱ磁场的方向均垂直于纸面向里。一质量为m、电荷量为＋q的粒子自P(－l，l)点由静止释放，沿垂直于x轴的方向进入磁场Ⅰ，接着以垂直于y轴的方向进入磁...
