专题31 洛伦兹力与现代科技模型（精讲优练）—2024高考物理模型专题复习

专题31洛伦兹力与现代科技模型 一．选择题（共24小题） 1．（2023•章贡区校级开学）如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时形盒中的磁场的磁感应强度大小为，形盒缝隙间电场变化周期为，加速电压为。忽略相对论效应和粒子在形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是　　 A．保持、和不变，该回旋加速器可以加速质子 B．只增大加速电压，粒子获得的最大动能增大 C．只增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间变短 D．回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子 2．（2023秋•开福区校级月考）实验中，将离子束从回旋加速器中引出可以采用磁屏蔽通道法。使用磁屏蔽通道法引出离子的原理如图所示：离子从点以速度进入通道时，由于引出通道内的磁感应强度发生改变，离子运动轨迹半径增大，可使离子引出加速器。已知回旋加速器形盒的半径为，圆心在点，形盒区域中磁场垂直纸面向里，磁感应强度为，引出通道外侧末端点到点距离为，与的夹角为，离子带电为，质量为，则　　 A．离子经过引出通道后的速度大于 B．引出通道内的磁感应强度大于 C．若离子恰能从引出通道的点引出，引出通道中的磁感应强度 D．若引出通道中磁场为时，该离子能引出加速器，则此时将任何一个带电离子放入该加速器中都能将该离子引出 3．（2023•上开学）工业上常用电磁流量计来测量高黏度、强腐蚀性的流体的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积），原理如图甲所示，在非磁性材料做成的圆管处加磁感应强度大小为的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下、两点间的电势差，就可计算出管内液体的流量。为了测量某工厂的污水排放量，技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计，如图乙所示，已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为和。某次测量时，管壁上下、两点间的电势差为，则排污管的污水流量为　　 A． B． C． D． 4．（2023秋•五华区校级月考）如图为一种改进后的回旋加速器示意图，加速电场场强大小恒定，且被限制在板间，虚线中间无电场，带电粒子在处由静止经加速电场加速后进入形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对该回旋加速器，下列说法正确的是　　 A．带电粒子每运动一周被加速两次 B．加速粒子的最大速度与加速电场有关 C．板间的加速电场方向需要做周期性变化 D．右侧相邻圆弧间距离与的比值为 5．（2023春•宁波期末）工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性导电流体的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。其原理：如图所示，在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下、两点间的电势差，就可计算出管中液体的流量。已知排污管道直径为。在定标时测定，当点间外接电压表示数为时，其流量约为。下列说法正确的是　　 A．测量间电势差时，应将电压表正接线柱与相连 B．其它条件一定时，间电压与流量成反比 C．其它条件一定时，电压表示数恒定，其流量与导电液体中的离子浓度成正比 D．若排污管直径换成，电压表示数为时，其流量约为 6．（2023•河源开学）1930年，物理学家劳伦斯发明了世界上第一台回旋加速器，因此获得1939年诺贝尔物理学奖。回旋加速器的基本结构如图所示，两个正对着的型金属盒处在垂直底面的匀强磁场中，两个型盒之间的狭缝连接高压交流电源，整个装置处在真空环境中，实现对带电粒子的加速，且加速过程中忽略相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是　　 A．带电粒子加速获得的能量来自于磁场 B．随着带电粒子的加速，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期将减小 C．仅增大型盒的半径，带电粒子加速所获得的最大动能增大 D．加速质子的交流电，也可以用来加速氘原子核 7．（2023春•深圳校级期末）回旋加速器的工作原理如图1所示，和是两个相同的中空半阳金属盒，金属盒的半径为，它们之间接如图2所示的交变电源，图中、已知，两个形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。将一质子从金属盒的圆心处由静止释放，质子经过加速后最终从形盒的边缘射出。已知质子的质量为，电荷量为，不计电场中的加速时间，且不考虑相对论效应。下列说法正确的是　　 A．回旋加速器中所加磁场的磁感应强度 B．质子从形盒的边缘射出时的速度一定为 C．质子加速和偏转过程中，相邻轨迹间的距离越来越小 D．质子在磁场中的轨迹圆的圆心在同一个点 8．（2023•通州区校级三模）磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为、长为、厚度为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，