高中 | 霍尔元件 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

霍尔元件

如图所示,甲是质谱仪,乙是磁流体发电机,丙是速度选择器,丁是霍尔元件,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

甲图中,在三种同位素由静止加速进入磁场所形成的三条质谱线中,$c$对应的比荷最小

","

乙图中,可判断出$A$极板是发电机的正极

","

丙图中,粒子沿直线通过速度选择器时,粒子的速度与粒子的电荷量有关

","

丁图中,若导体为金属,则稳定时$C$板电势低

"]
[["D"]]

$\rm A$.甲图粒子在电场中被加速,由动能定理得$qU=\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$

粒子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得$qvB=m\dfrac{{{v}^{2}}}{r}$

粒子轨道半径$r=\dfrac{1}{B}\sqrt{\dfrac{2mU}{q}}$,在三种同位素由静止加速进入磁场所形成的三条质谱线中,$c$对应的比荷最大,故$\rm A$错误;

$\rm B$.乙图由左手定则可知,带正电的粒子偏向下极板,则可判断出$A$极板是发电机的负极,故$\rm B$错误;

$\rm C$.丙图中粒子沿直线通过速度选择器,则$qvB=qE$可得$v=\dfrac{E}{B}$,则粒子沿直线通过速度选择器时,粒子的速度与粒子的电荷量无关,故$\rm C$错误;

$\rm D$.丁图中若导体为金属,由左手定则可知,电子偏向$C$极板,则稳定时$C$板电势低,故$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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