《高考物理一轮复习讲练测》专题42 带电粒子在复合场中的运动（测）（解析版）

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第 42 讲带电粒子在复合场中的运动——测

【满分：110 分时间：90 分钟】

一、选择题(本大题共 12 小题，每小题 5分，共 60 分。在每小题给出的四个选项中. 1~8 题只有一项符合题目

要求； 9~12 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分。)

1．如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图,此质谱仪由以下几部分构成:离子源、加速电场、静电分析器、

磁分析器、收集器.静电分析器通道中心线半径为 R,通道内有均匀辐射电场,在中心线处的电场强度大小为 E;

磁分析器中分布着方向垂直于纸面,磁感应强度为 B的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行.由离

子源发出一个质量为 m、电荷量为 q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后进入静电分析器,沿

中心线 MN 做匀速圆周运动,而后由 P点进入磁分析器中,最终经过 Q点进入收集器.下列说法中正确的是(

)

[来源:学科网 ZXXK]

A．磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向内

B．加速电场中的加速电压 U= ER

C．磁分析器中圆心 O2到Q点的距离 d=

D．任何离子若能到达 P点,则一定能进入收集器

【答案】 B

【解析】

【详解】

A、离子在磁分析器中沿顺时针转动，所受洛伦磁力指向圆心，根据左手定则，磁分析器中匀强磁场方向垂

直于纸面向外，故 A错误.

故选 B.

【点睛】

本题考查粒子在电场中加速与匀速圆周运动，及在磁场中做匀速圆周运动．掌握电场力与洛伦兹力在各自

场中应用，注意粒子在静电分析器中电场力不做功．学；科网

2．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向外。已知在该

区域内，一个带电小球在竖直面内做直线运动。下列说法正确的是

A．若小球带正电荷，则小球的电势能减小

B．若小球带负电荷，则小球的电势能减小

C．无论小球带何种电荷，小球的重力势能都减小

D．小球的动能可能会增大

【答案】 C

【解析】带电小球在重力场、电场、磁场的复合场中，只要做直线运动(速度与磁场不平行)，一定是匀速直线

运动。若速度变化，洛仑兹力(方向垂直速度)会变化，合力就会变化；合力与速度就不在一直线上，带电体

就会做曲线运动。

A：小球受的重力竖直向下，若小球带正电荷，小球受的电场力水平向右，则洛仑兹力斜向左上方，三力

才能平衡；由左手定则可知，小球的速度向左下方，则电场力的方向与运动方向成钝角，电场力做负功，

小球的电势能增大。故 A项错误。[来源:Z。xx。k.Com]

B：小球受的重力竖直向下，若小球带负电荷，小球受的电场力水平向左，则洛仑兹力斜向右上方，三力

才能平衡；由左手定则可知，小球的速度向右下方，则电场力的方向与运动方向成钝角，电场力做负功，

小球的电势能增大。故 B项错误。

C：由 AB 项分析知，无论小球带何种电荷，小球竖直方向的分速度均向下，小球的重力势能减小。故 C项

正确。

D：小球做匀速直线运动，动能不变。故 D项错误。

点睛：带电小球在重力场、电场、磁场的复合场中，只要做直线运动(速度与磁场不平行)，一定是匀速直线

运动。若速度变化，洛仑兹力(方向垂直速度)会变化，合力就会变化；合力与速度就不在一直线上，带电体

就会做曲线运动。

3．随着电子技术的发展，霍尔传感器被广泛应用在汽车的各个系统中。其中霍尔转速传感器在测量发动

机转速时，情景简化如图甲所示，被测量转子的轮齿（具有磁性）每次经过霍尔元件时，都会使霍尔电压

发生变化，传感器的内置电路会将霍尔电压调整放大；．输出一个脉冲信号，霍尔元件的原理如图乙所示。

下列说法正确的是

A．霍尔电压是由于元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的

B．乙图中霍尔元件前端电势比后端高

C．在其它条件不变的情况下，霍尔元件的厚度c越大，产生的霍尔电压越高

D．若转速表显示1800r/min，转子上齿数为150 个，则霍尔传感器每分钟输出270000 个脉冲信号

【答案】 D

4．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=kIB/d，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仑兹力越小

【答案】 C

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