第6講小專(zhuān)題:洛倫茲力與現(xiàn)代科技考點(diǎn)一質(zhì)譜儀1.作用測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素。2.原理(如圖所示)(1)加速電場(chǎng):qU=12mv2(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng):qvB=mv2R,由以上兩式可得R=1B2mUq,m[例1](2024·廣西桂林期末)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示,電荷量相同、質(zhì)量不同的三種帶電粒子從容器A下方的小孔無(wú)初速度飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng),加速后垂直MN進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,最后垂直MN打在照相底片D上,形成a、b、c三條質(zhì)譜線。下列說(shuō)法正確的是()[A]三種粒子均帶負(fù)電荷[B]三種粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng)[C]a譜線對(duì)應(yīng)的粒子在進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能最大[D]a譜線對(duì)應(yīng)的粒子質(zhì)量最大【答案】D【解析】由三種粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和左手定則判定,三種粒子均帶正電荷,A錯(cuò)誤;設(shè)某粒子帶的電荷量為q,質(zhì)量為m,在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為v,半徑為R,周期為T(mén),由牛頓第二定律可得qvB=mv2R,解得R=mvqB,T=2πRv=2πmqB,由題圖可知三種粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都是T2,由于三種粒子的電荷量相同、質(zhì)量不同,因此三種粒子周期不同,則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同,B錯(cuò)誤;粒子在加速電場(chǎng)中加速時(shí),由動(dòng)能定理可得qU=Ek-0,由于三種粒子所帶電荷量相同,因此進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能Ek相同,C錯(cuò)誤;由R=mvqB和qU=12mv2,可得R=1B2考點(diǎn)二回旋加速器1.構(gòu)造如圖所示,D1、D2是半圓形金屬盒,D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,D形盒的縫隙處接交流電源。2.原理交流電周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等,使粒子每經(jīng)過(guò)一次D形盒縫隙,粒子就被加速一次。3.最大動(dòng)能由qvmB=mvm2R、Ekm=12mvm2得Ekm=q2B24.運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算(1)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期,被電場(chǎng)加速兩次,每次增加動(dòng)能qU,加速次數(shù)n=EkmqU,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t磁=n2T=Ekm2(2)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。粒子在各縫隙中的運(yùn)動(dòng)連在一起可看作勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)nd=12at電2,qUd=ma,解得t[例2](2024·河南洛陽(yáng)期中)如圖所示為回旋加速器的工作原理示意圖,利用回旋加速器對(duì)氘核進(jìn)行加速,此時(shí)D形盒中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,D形盒縫隙間電場(chǎng)變化周期為T(mén),加速電壓為U,直到達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過(guò)特殊裝置被引出,忽略相對(duì)論效應(yīng)和粒子在D形盒縫隙間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,下列說(shuō)法正確的是()[A]只增大加速電壓U,氘核獲得的最大動(dòng)能增大[B]只增大加速電壓U,氘核在回旋加速器中加速次數(shù)減少[C]保持B、U和T不變,該回旋加速器可以加速質(zhì)子[D]若要加速質(zhì)子,可只將磁感應(yīng)強(qiáng)度大小調(diào)為原來(lái)的2倍【答案】B【解析】設(shè)回旋加速器D形盒的半徑為R,氘核獲得的最大速度為vm,根據(jù)牛頓第二定律有qvmB=mvm2R,解得vm=BqRm,氘核獲得的最大動(dòng)能為Ekm=12mvm2=B2q2R22m,所以最大動(dòng)能與U無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤。氘核在回旋加速器中加速次數(shù)為n=EkmqU=B2R2q2mU,所以只增大加速電壓U,氘核在回旋加速器中加速次數(shù)減少,故B正確。氘核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)=2πRvm=2πmBq,為保證粒子每次經(jīng)過(guò)電場(chǎng)都會(huì)被加速,則D形盒縫隙間電場(chǎng)變化的周期等于粒子運(yùn)動(dòng)的周期考點(diǎn)三速度選擇器和磁流體發(fā)電機(jī)1.速度選擇器(1)平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直。(如圖)(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過(guò)速度選擇器的條件是洛倫茲力與靜電力平衡,即qvB=qE,則有v=EB(3)速度選擇器只能選擇粒子的速度,不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量。(4)速度選擇器具有單向性,改變粒子的入射速度方向,不能實(shí)現(xiàn)速度選擇功能。[例3](2021·福建卷,2)一對(duì)平行金屬板中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),其中電場(chǎng)的方向與金屬板垂直,磁場(chǎng)的方向與金屬板平行且垂直紙面向里,如圖所示。一質(zhì)子(11H)以速度v0自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入,恰沿中軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列粒子分別自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入,能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)的是(所有粒子均不考慮重力的影響)([A]以速度v02射入的正電子[B]以速度v0射入的電子(-[C]以速度2v0射入的氘核(1[D]以速度4v0射入的α粒子(2【答案】B【解析】質(zhì)子(11H)以速度v0自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入,恰沿中軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng),由左手定則可知,質(zhì)子(11H)受到向上的洛倫茲力和向下的電場(chǎng)力,且滿足qv0B=qE,解得v0=EB。該裝置相當(dāng)于速度選擇器,由于電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變,故粒子沿中軸線射入,做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),速度都為v0,與粒子的電性無(wú)關(guān)。所以只有以速度v02.磁流體發(fā)電機(jī)(1)原理:如圖所示,等離子體噴入磁場(chǎng),正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集在B、A板上,產(chǎn)生電勢(shì)差,它可以把離子的動(dòng)能通過(guò)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電能。(2)電源正、負(fù)極判斷:根據(jù)左手定則可判斷出圖中的B板是發(fā)電機(jī)的正極。(3)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì):當(dāng)發(fā)電機(jī)外電路斷路,正、負(fù)離子所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí),兩極板間達(dá)到的最大電勢(shì)差為U,則qUd=qvB,得U=Bdv,則電動(dòng)勢(shì)E=U=Bdv(4)內(nèi)阻r:若等離子體的電阻率為ρ,則發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻r=ρdS[例4](2024·湖北卷,9)(多選)磁流體發(fā)電機(jī)的原理如圖所示,MN和PQ是兩平行金屬極板,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里。等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負(fù)帶電粒子)從左側(cè)以某一速度平行于極板噴入磁場(chǎng),極板間便產(chǎn)生電壓。下列說(shuō)法正確的是()[A]極板MN是發(fā)電機(jī)的正極[B]僅增大兩極板間的距離,極板間的電壓減小[C]僅增大等離子體的噴入速率,極板間的電壓增大[D]僅增大噴入等離子體的正、負(fù)帶電粒子數(shù)密度,極板間的電壓增大【答案】AC【解析】根據(jù)左手定則,帶正電的粒子受到向上的洛倫茲力,故極板MN帶正電,為發(fā)電機(jī)的正極,A正確;粒子受到的洛倫茲力和電場(chǎng)力相互平衡時(shí),有qvB=qUd,可得U=Bdv,其中d為極板間距,故增大極板間距,U變大,增大速率,U變大,U大小和粒子數(shù)密度無(wú)關(guān),B、D錯(cuò)誤,C考點(diǎn)四電磁流量計(jì)和霍爾元件的應(yīng)用1.電磁流量計(jì)(1)流量(Q):單位時(shí)間流過(guò)導(dǎo)管某一截面的導(dǎo)電液體的體積。(2)導(dǎo)電液體流速(v)的計(jì)算。如圖所示,一圓柱形導(dǎo)管直徑為d,用非磁性材料制成,其中有可以導(dǎo)電的液體向右流動(dòng)。導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負(fù)離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),使a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差,當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí),a、b間的電勢(shì)差(U)達(dá)到最大,由qUd=qvB,可得v=U(3)流量的表達(dá)式:Q=Sv=πd24·U(4)電勢(shì)高低的判斷:根據(jù)左手定則可得φa>φb。[例5](2025·陜晉青寧高考適應(yīng)性考試)人體血管狀況及血液流速可以反映身體健康狀態(tài)。血管中的血液通常含有大量的正負(fù)離子。如圖,血管內(nèi)徑為d,血流速度v方向水平向右?，F(xiàn)將方向與血管橫截面平行,且垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)施于某段血管,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B,當(dāng)血液的流量(單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道橫截面的液體體積)一定時(shí)()[A]血管上側(cè)電勢(shì)低,血管下側(cè)電勢(shì)高[B]若血管內(nèi)徑變小,則血液流速變小[C]血管上下側(cè)電勢(shì)差與血液流速無(wú)關(guān)[D]血管上下側(cè)電勢(shì)差變大,說(shuō)明血管內(nèi)徑變小【答案】D【解析】根據(jù)左手定則可知正離子向血管上側(cè)偏轉(zhuǎn),負(fù)離子向血管下側(cè)偏轉(zhuǎn),則血管上側(cè)電勢(shì)高,下側(cè)電勢(shì)低,故A錯(cuò)誤;設(shè)血液的流量一定時(shí)為V,若血管內(nèi)徑變小,則血管的橫截面積變小,根據(jù)V=Sv可知,血液流速變大,故B錯(cuò)誤;穩(wěn)定時(shí),離子所受洛倫茲力等于所受的電場(chǎng)力,根據(jù)qvB=qUd,可得U=dvB,又v=Vπ(d2)

2,聯(lián)立可得U=4VBπd,若血管上下側(cè)電勢(shì)差變大,說(shuō)明血管內(nèi)徑變小2.霍爾元件(1)定義:高為h、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),在導(dǎo)體的上表面A和下表面A′之間產(chǎn)生電勢(shì)差,這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng),此電壓稱(chēng)為霍爾電壓。(2)電勢(shì)高低的判斷:如圖,導(dǎo)體中的電流I向右時(shí),根據(jù)左手定則可得,若自由電荷是電子,則下表面A′的電勢(shì)高;若自由電荷是正電荷,則下表面A′的電勢(shì)低。(3)霍爾電壓:當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí),A、A′間的電勢(shì)差(U)就保持穩(wěn)定,由qvB=qUh,I=nqvS,S=hd,聯(lián)立解得U=BInqd=kBId,k[例6](2023·浙江1月選考卷,8)某興趣小組設(shè)計(jì)的測(cè)量大電流的裝置如圖所示,通有電流I的螺繞環(huán)在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B=k1I,通有待測(cè)電流I′的直導(dǎo)線ab垂直穿過(guò)螺繞環(huán)中心,在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B′=k2I′。調(diào)節(jié)電阻R,當(dāng)電流表示數(shù)為I0時(shí),元件輸出霍爾電壓UH為零,則待測(cè)電流I′的方向和大小分別為()[A]a→b,k2k1I0 [B]a→b,[C]b→a,k2k1I0 [D]b→a,【答案】D【解析】閉合回路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)為順時(shí)針?lè)较?當(dāng)待測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)為逆時(shí)針?lè)较?、大小相等時(shí),霍爾元件中不會(huì)產(chǎn)生霍爾電壓,即根據(jù)右手定則可知,電流方向從b到a,k1I0=k2I′,I′=k1k2I0,(滿分:50分)對(duì)點(diǎn)1.質(zhì)譜儀1.(4分)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速,經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng)。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速,為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng),需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()[A]11 [B]12 [C]121 [D]144【答案】D【解析】由qU=12mv2得帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度為v=2qUm,結(jié)合帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r=mvBq,聯(lián)立得到r=1B2mUq,由題意可知,該離子與質(zhì)子在磁場(chǎng)中具有相同的軌道半徑和電荷量對(duì)點(diǎn)2.回旋加速器2.(10分)(2025·湖南長(zhǎng)沙階段練習(xí))回旋加速器的工作原理如圖所示,置于真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間狹縫的間距為d,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場(chǎng)方向與盒面垂直,加在狹縫間的交流電壓的有效值大小為U0,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子從A處飄入狹縫,其初速度視為零,不考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,假設(shè)粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)。求:(1)交流電的頻率;(2)粒子從飄入狹縫至離開(kāi)加速器所需的總時(shí)間t?！敬鸢浮?1)qB2πm【解析】(1)交流電的周期等于帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期,由洛倫茲力提供向心力可得qvB=mv2r,又T=2πrv,聯(lián)立可得則交流電的頻率為f=1T=qB(2)設(shè)帶電粒子獲得的最大速度為vm,此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑等于D形盒半徑,由洛倫茲力提供向心力可得qvmB=mvm2R,解得vm=qBRm,則最大動(dòng)能為Ekm=12mvm2=q2B2R22不考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,則粒子從飄入狹縫至離開(kāi)加速器所需的總時(shí)間為t總=n2T又T=2πmqB,聯(lián)立解得t總=對(duì)點(diǎn)3.速度選擇器和磁流體發(fā)電機(jī)3.(4分)如圖所示,M、N為速度選擇器的上、下兩個(gè)帶電極板,兩極板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向由M板指向N板,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里。速度選擇器左右兩側(cè)各有一個(gè)小孔P、Q,連線PQ與兩極板平行。某種帶電微粒以速度v從P孔沿PQ連線射入速度選擇器,從Q孔射出。不計(jì)微粒所受重力,下列判斷正確的是()[A]帶電微粒一定帶正電[B]勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為v[C]若將該種帶電微粒以速率v從Q孔沿QP連線射入,不能從P孔射出[D]若將該帶電微粒以2v的速度從P孔沿PQ連線射入后將做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】若帶電微粒帶正電,則受到的洛倫茲力向上,靜電力向下;若帶電微粒帶負(fù)電,則受到的洛倫茲力向下,靜電力向上,微粒沿PQ運(yùn)動(dòng),洛倫茲力大小等于靜電力大小,因此微?？梢詭д娨部梢詭ж?fù)電,故A錯(cuò)誤。對(duì)微粒受力分析有Eq=qvB,解得B=Ev,故B錯(cuò)誤。若帶電微粒帶負(fù)電,從Q孔沿QP連線射入,受到的洛倫茲力和靜電力均向上;若帶電微粒帶正電,從Q孔沿QP連線射入,受到的洛倫茲力和靜電力均向下,不可能做直線運(yùn)動(dòng),故不能從P孔射出,故C正確。若將該帶電微粒以2v的速度從P孔沿PQ連線射入,洛倫茲力大于靜電力,微粒做曲線運(yùn)動(dòng),由于洛倫茲力是變力,不可能做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),故D4.(4分)(2024·貴州貴陽(yáng)期末)如圖為磁流體發(fā)電機(jī)示意圖。平行金屬板a、b之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量等量正、負(fù)離子)垂直于磁場(chǎng)的方向噴入磁場(chǎng),a、b兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把a(bǔ)、b板與用電器R相連接,a、b板就是等效直流電源的兩個(gè)電極。若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,離子入射速度為v,a、b兩板間距為d,兩板間正對(duì)面積為S,兩板間等離子體的等效電阻為r。穩(wěn)定時(shí),下列判斷正確的是()[A]用電器中電流為I=Bdv[B]a、b板間的電勢(shì)差絕對(duì)值為Bdv[C]圖中a板是電源的正極,b板是電源的負(fù)極[D]只增大a、b板的正對(duì)面積S,會(huì)使電源的電動(dòng)勢(shì)變大【答案】A【解析】由平衡條件得qvB=qUd,電源電動(dòng)勢(shì)E=U=Bdv,所以電動(dòng)勢(shì)的大小與B、v、d有關(guān),與極板間的正對(duì)面積無(wú)關(guān);電流I=ER+r=BdvR+r,用電器兩端的電壓,即a、b板間的電勢(shì)差絕對(duì)值為UR=IR=RR+rBdv,故B、D錯(cuò)誤,A正確。由左手定則對(duì)點(diǎn)4.電磁流量計(jì)和霍爾元件的應(yīng)用5.(4分)在實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì),其原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示模型:廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子,從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入,左側(cè)流出。流量Q等于單位時(shí)間通過(guò)橫截面的導(dǎo)電液體的體積?？臻g有垂直于紙面向里且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),并測(cè)出M、N間的電壓為U,則下列說(shuō)法正確的是()[A]正、負(fù)離子所受洛倫茲力的方向是相同的[B]容器內(nèi)液體的流速為v=U[C]污水流量計(jì)也可以用于測(cè)量不帶電液體的流速[D]污水流量為Q=π【答案】B【解析】離子進(jìn)入磁場(chǎng)后受到洛倫茲力作用,根據(jù)左手定則可知,正離子受到的洛倫茲力向下,負(fù)離子受到的洛倫茲力向上,故A錯(cuò)誤;當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)有Udq=qvB,解得v=UBd,故B正確;不帶電的液體在磁場(chǎng)中不受力的作用,M、N兩點(diǎn)沒(méi)有電勢(shì)差,無(wú)法計(jì)算流速,故C錯(cuò)誤;污水流量為Q=vS=UBd·14πd2=π6.(4分)(2024·廣西玉林期末)有些電動(dòng)摩托車(chē)的油門(mén)工作原理可簡(jiǎn)化為如圖所示,固定部件裝有寬為a、長(zhǎng)為c的矩形半導(dǎo)體霍爾元件,元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是自由電子,電流方向向右,可轉(zhuǎn)動(dòng)部件嵌有磁體,當(dāng)油門(mén)增大時(shí),垂直于上表面向下的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨之增大,下列說(shuō)法正確的是()[A]前表面的電勢(shì)比后表面的低[B]油門(mén)增大時(shí),前、后表面間的電壓隨之增大[C]油門(mén)增大時(shí),洛倫茲力對(duì)電子做的功增大[D]通過(guò)增大c可以增大前、后表面間的電壓【答案】B【解析】由左手定則可知,電子受洛倫茲力方向指向后表面,后表面帶負(fù)電,則前表面的電勢(shì)比后表面的高,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;穩(wěn)定時(shí)根據(jù)Uae=Bve,可得U=Bav,則油門(mén)增大時(shí),磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,前、后表面間的電壓隨之增大,選項(xiàng)B正確;洛倫茲力對(duì)電子不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)U=Bav,可知增大c時(shí)前、后表面間的電壓不變,選項(xiàng)D7.(4分)(2024·江西卷,7)石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新材料,具有豐富的電學(xué)性能?，F(xiàn)設(shè)計(jì)一電路測(cè)量某二維石墨烯樣品的載流子(電子)濃度。如圖甲所示,在長(zhǎng)為a、寬為b的石墨烯表面加一垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電極1、3間通以恒定電流I,電極2、4間將產(chǎn)生電壓U。當(dāng)I=1.00×10-3A時(shí),測(cè)得U-B關(guān)系圖線如圖乙所示,元電荷e=1.60×10-19C,則此樣品每平方米載流子數(shù)最接近()[A]1.7×1019 [B]1.7×1015[C]2.3×1020 [D]2.3×1016【答案】D【解析】設(shè)樣品每平方米載流子(電子)數(shù)為n,電子定向移動(dòng)的速率為v,則時(shí)間t內(nèi)通過(guò)樣品的電荷量q=nevtb,根據(jù)電流的定義式得I=qt=nevb,當(dāng)電子穩(wěn)定通過(guò)樣品時(shí),其所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡,有evB=eUb,聯(lián)立解得U=IneB,結(jié)合題圖乙可知圖像斜率k=Ine=88×10-3320×10-38.(16分)質(zhì)譜儀被應(yīng)用于分離同位素,圖甲是其簡(jiǎn)化模型。大量質(zhì)量m=1.60×10-27kg、電荷量為q=1.60×10-19C的質(zhì)子