微专题11　洛伦兹力与现代科技 练习-2024年高考物理一轮复习

微专题11　洛伦兹力与现代科技 一、 单项选择题 1．在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一个带电粒子(重力不计) 从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子(　　) A．带负电荷 B．速度v＝ C．若速度v>，粒子不能从板间射出 D．若速度v<，粒子可能从板间射出 2．回旋加速器的工作原理图如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生的粒子质量为m，电荷量为＋q，在加速器中被加速．设＋q粒子初速度为零，高频交流电压为U，加速过程中不考虑重力作用和相对论效应，则(　　) A．增大加速电压U，粒子获得的最大动能Ek增加 B．增大加速电压U，粒子达到最大动能Ek所用时间将减少 C．增大磁感应强度B，要使该粒子仍能正常加速，应增大交变电流的周期 D．增大磁感应强度B，并使粒子能正常加速，粒子获得的最大动能Ek不变 3．图示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的表面向下，通图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD.下列说法中正确的是(　　) A．霍尔元件的上、下表面的距离越大，UCD越大 B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD<0 C．仅增大电流I时，电势差UCD不变 D．如果仅将霍尔元件改为电解质溶液，其余条件不变，电势差UCD将变大 二、 多项选择题 4．某磁流体发电机发电原理图如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电荷和负电荷的粒子，从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法中正确的是(　　) A．A板带正电荷 B．有电流从b经用电器R流向a C．金属板A、B间的电场方向向下 D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力 5．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏打开时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭．如图所示，有一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v.当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭．则元件的(　　) 　 A．前表面的电势比后表面的高 B．前、后表面间的电压U与v无关 C．前、后表面间的电压U与c成正比 D．自由电子受到的洛伦兹力大小为 三、 计算题 6．(2022·东莞第一学期调研)一种质谱仪的结构如图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的质子，质子经直线加速器加速后由D型通道的中缝MN进入磁场区．该通道的上下表面为内半径为2R、外半径为4R的半圆环．整个D型通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，能记录下粒子从通道射出时的位置．若已知直线加速器的加速电压为U，质子的比荷(电荷量与质量之比)为k，且质子恰好能击中照相底片的正中间位置． (1) 求匀强磁场的磁感应强度大小B. (2) 若粒子源产生比荷不同的带正电荷的粒子，且照相底片都能接收到粒子，求粒子比荷最大值k1与最小值k2的比值． 7．(2023·汕头期中监测)如图一质谱仪由加速器和磁分析器组成，其原理如图所示．右侧的磁分析器中分布着方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.离子源源源不断地产生甲、乙两种离子．两种离子的电量和电性相同，甲离子的质量为m，乙离子的质量为2.25m.两离子由静止开始在加速器经过不变的电压加速后，从O点向右进入右侧磁分析器中，已知甲离子击中放置于磁分析器左边界的探测板的P点，已知OP的距离为d0，不计重力和离子间相互作用． (1) 求乙离子达到探测板上的位置与O点的距离d1. (2) 若磁感应强度在(B＋kB)到(B－kB)之间缓慢波动(0<k<1)，经过足够长的时间，在探测板上被离子击中的区域一共多长？ 答案与解析 微专题11　洛伦兹力与现代科技 1. D　解析：粒子带正电荷和负电荷均可，A错误；由洛伦兹力等于电场力，qvB＝qE，解得速度v＝，B错误；若速度v>或v<，粒子可能从板间射出，C错误，D正确． 2. B 3. B　解析：根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电荷，D表面带正电荷，所以D表面的电势高，则UCD＜0.CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有q＝qvB，I＝nqvS＝nqvbc，则U＝，故A错误，B正确；由表达式 U＝ 可知仅增大电流I时，电势差UCD增大，故C错误；如果仅将霍尔元件改为电解质溶液，其它条件不变，阴阳离子