《2022届高三物理二轮重难点突破（北京专用）》专题11 电磁场综合应用（原卷版）

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高三专题复习 12：电磁场综合应用
1. 电磁场在生活中的应用
1.1. 电场
【例1】 场致发射显微镜的构造如图所示：一根尖端直径约为 100nm 的针，位干真空玻璃球泡的中心，球
的内表面涂有荧光材料导电膜，在膜与针之间加上如图所示的高电压，使针尖附近的电场高达 4×109V/m，
电子就被从针尖表面拉出并加速到达涂层，引起荧光材料发光．这样，在荧光屏上就看到了针尖的某种像
（针尖表面的发射率图像），如分辨率足够高，还可以分辨出针尖端个别原子的位置．但由于电子波的衍
射，会使像模糊影响分辨率，将电极方向互换，并在玻离泡中充进氦气，则有氦离子产生打到荧光屏上，
可使分辨率提高．以下判断正确的是（ ）
A. 氦原子变成氦离子是在导电膜附近发生的
B. 电子从针尖到导电膜做匀加速运动
C. 电子或氦离子的撞击使荧光材料的原子跃迁到了激发态
D. 分辨率提高是因为氦离子的德布罗意波长比电子的长
【例2】 传感器是智能社会的基础元件．如图所示，为电容式位移传感器的示意图，观测电容 C的变化即
可知道物体位移 x的变化，
∆ C
∆ x
表征该传感器的灵敏度．电容器极板和电介质板长度均为 L，测量范围为
−L
2≤ x ≤ L
2
，下列说法正确的是（ ）
A. 若电容器的电容变大，则可判断物体向－x方向运动
B. 若电容器的电容变大，则可判断物体向＋x方向运动
C. 电介质的介电常数越小，传感器灵敏度越高
D. 电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高
1.2. 磁场
【例3】 超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船，如图是电磁船的简化原理图，AB 和CD 是
与电源相连的导体板，AB 与CD 之间部分区域浸没在海水中并有垂直纸面向内的匀强磁场（磁场由固定在
船上的超导线圈产生，其独立电路部分未画出），以下说法正确的是（ ）
A. 使船前进的力，是磁场对海水中电流的安培力
B. 要使船前进海水中的电流方向从 CD 板指向 AB 板
C. 同时改变磁场的方向和电源正负极，推进力方向将与原方向相反
D. 若接入电路的海水电阻为R，其两端的电压为 U，则船在海水中前进时，AB 与CD 间海水中的电流强
度小于
U
R
【例4】 有一种"电磁动力小火车"玩具，一节干电池与两块钕铁硼强磁铁紧密相连置于裸铜导线（表面没
有绝缘层）绕成的螺线管内部，两块磁铁与铜导线接触良好．实验发现如果干电池的正、负极与两块磁铁
的N、S极排布如图所示，则干电池与磁铁组成的"小火车"就会按照图中"运动方向"在螺线管内运动起来．
关于小火车的运动，下列判断正确的是（ ）
A. 驱动"小火车"运动的动力来自于两块磁铁之间的相互排斥力
B. 其他材料不变，只将干电池的正、负极左右对调，则小火车"运动方向变为向右运动
C. 其他材料不变，改用旧的干电池，则"小火车"运动速度一定变大
D. 其他材料不变，只增加两端磁铁数量（两端N、S极排布方向不变），则"小火车"运动速度一定变大
【例5】 某实验装置如图所示，用细绳竖直悬挂一个多匝矩形金属线框，细绳与传感器相连，传感器可以
读出细绳上的拉力大小．将线框的下边ab 置于蹄形磁铁的N、S极之间，使 ab 边重直于磁场方向且a边全
部于 N、S极之间的区域中．接通电路的开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表读数为 I时，传感器的读
数为 F1；保持 ab 中的电流大小不变，方向反向，传感器的读数变为程F2（F2＜F1）．已知金属线框的匝数
为n，ab 边长为 L，重力加速度为 g，则可得到（ ）
A. 金属线框的质量
m=F1+F2
g
B. .N 、S极之间的磁感应强度
B=F1+F2
2nIL
C. 传感器的读数为 F1时，ab 中的电流方向为 b→a D. 减小电流 I重复实验，则 F1、F2均减小
2. 六大科技仪器
(1) 质谱仪：研究物质同位素的装置
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