第11章 5.微专题24 洛伦兹力与现代科技（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

该高中物理高考复习课件聚焦“洛伦兹力与现代科技”微专题，依据高考评价体系梳理了速度选择器、电磁流量计、质谱仪等核心考点，通过近五年真题分析明确磁场应用占比达35%的高频考查方向，归纳出“场力平衡”“数理推导”等常考题型。 课件亮点在于“真题精讲+模型建构+素养提升”的备考策略，如以2025年山东名校联考质谱仪题为例，通过动能定理与洛伦兹力向心力公式推导质量比，培养学生科学推理与模型建构素养。特设“易错点警示”如速度选择器忽视速度条件，帮助学生掌握解题技巧，教师可据此强化考点突破，提升复习效率。

微专题24　洛伦兹力与现代科技 返回目录 1.★★(2021福建,2,4分)一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场,其中电场的方向 与金属板垂直,磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里,如图所示。一质子 H)以速 度v0自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线 射入,能够做匀速直线运动的是(所有粒子均不考虑重力的影响)( ) A.以速度 射入的正电子 e) B.以速度v0射入的电子 e) 　    B　     C.以速度2v0射入的氘核 H) D.以速度4v0射入的α粒子 He) 返回目录 解析　质子 H)以速度v0自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线做匀速直线运动,受到竖直向 上的洛伦兹力和竖直向下的电场力,并且满足qv0B=qE,解得v0= ,即质子的速度满足速 度选择器的条件;以速度v0射入的电子 e),依然满足电场力等于洛伦兹力,做匀速直线 运动,即速度选择器不选择电性只选择速度,B正确;以速度 射入的正电子 e)、以速 度2v0射入的氘核 H)、以速度4v0射入的α粒子 He),其速度都不满足速度选择器的条 件v0= ,故都不能做匀速直线运动,A、C、D错误。 返回目录 2.★★(2025北京,12,3分)电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过 管道横截面的液体体积。如图所示,内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成,空间有 垂直管道轴线的匀强磁场,磁感应强度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动, 圆管壁上的M、N两点连线为直径,且垂直于磁场方向,M、N两点的电势差为U0。下列 说法错误的是 ( )   　    C　     A.N点电势比M点高 B.U0正比于流量Q C.在流量Q一定时,管道半径越小,U0越小 D.若直径MN与磁场方向不垂直,测得的流量Q偏小 返回目录 解析　根据左手定则可知正离子向下偏,负离子向上偏,故N点电势比M点高,A正确;设 管道半径为r,稳定时,离子受到的洛伦兹力与电场力平衡,有 q=Bqv,同时有Q=Sv=πr2v, 联立解得U0= ,故U0正比于流量Q,流量Q一定时,管道半径越小,U0越大,B正确,C错 误;若直径MN与磁场方向不垂直,根据U0= 可知此时式中磁感应强度为实际磁感应 强度的一个分量,即测量时代入的磁感应强度偏大,故测得的流量Q偏小,D正确。 返回目录 3.★★★(2025届山东名校考试联盟月考)质谱仪可用来分析同位素,也可以用来分析比 质子重很多倍的离子。现在用质谱仪来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所 示,A是粒子源,释放出的带电粒子(不计重力),经小孔S1飘入电压为U的加速电场(初速 度可忽略不计),加速后经小孔S3进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打在照相底片 上。第一次释放粒子为质子,打在照相底片上D点;第二次释放粒子为某种一价正离子, 打在照相底片上E点。测得D点到S3的距离为d,E点到S3的距离为kd,则正离子与质子的 质量的比值为( ) 　    B　     A.k　　    B.k2　　    C.2k　　    D.2k2 返回目录 解析　设质量为m,带电荷量为q的粒子在质谱仪中运动,粒子在磁场中运动的速度为v, 则粒子在加速电场中加速运动过程中,应用动能定理可得Uq= mv2,解得v= ,粒子 在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有Bvq=m ,解得R= =  ,因 为离子和质子做圆周运动的直径的比值为k,则离子和质子做圆周运动的半径的比值也 为k,即k·  =  ,所以离子和质子的质量的比值为 =k2,B正确。 返回目录 A.若起振器振动频率改变,锥形振荡管的振动频率不变 B.霍尔元件上表面的电势高于下表面的电势 C.锥形振荡管左右振动时,霍尔元件的a、b端输出交流信号 D.霍尔元件的宽度d减小,霍尔电压的最大值增大 4.★★★(2026届四川巴中零诊)如图为微量振荡天平测量大气颗粒物质量的原理简 图。气流穿过滤膜后,颗粒物附着在滤膜上增加锥形振荡管的质量,从而改变其固有频 率。起振器从低到高改变振动频率,记录霍尔元件a、b端输出的电信号,从而推测出滤 膜上颗粒物质量。某金属材料制成的霍尔元件宽度为d,下列说法正确的是( )        　    D     返回目录 解析　锥形振荡管受迫振动,其振动频率等于起振器振动频率,所以起振器振动频率改 变,锥形振荡管的振动频率也改变,A错误;金属导体中移动的是自由电子,移动的方向与 电流方向相反,根据左手定则可知,自由电子受向上的洛伦兹力,则霍尔元件上表面的电 势低于下表面的电势,B错误;锥形振荡管左右振动时,霍尔元件所处区域的磁场方向还 是原来方向,霍尔元件的a、b端输出的电流方向不会改变,则会输出直流信号,C错误;设 电源电动势为E,霍尔元件长度为l,高度为h,则其电阻R=ρ ,电流微观表达式为I=nelhv, 又I= ,得v= ,根据平衡条件有qvB=q ,可得霍尔电压的最大值UH=Bhv= ,当d 减小时,UH增大,D正确。 返回目录 5.★★★(2025广东,6,4分)某同步加速器简化模型如图所示。其中仅直通道PQ内有加 速电场,三段圆弧内均有可调的匀强偏转磁场B。带电荷量为+q、质量为m的离子以初 速度v0从P处进入加速电场后,沿顺时针方向在加速器内循环加速。已知加速电压为U, 磁场区域中离子的偏转半径均为R。忽略离子重力和相对论效应。下列说法正确的是  ( ) A.偏转磁场的方向垂直纸面向里 　    D　     B.第1次加速后,离子的动能增加了2qU C.第k次加速后,离子的速度大小变为  D.第k次加速后,偏转磁场的磁感应强度大小应为  返回目录 解题导引　离子在直通道PQ中受电场力F,做匀加速直线运动,在三个圆弧通道只受洛 伦兹力,做匀速圆周运动,在另外两个直通道不受力,做匀速直线运动。全程只有在直通 道PQ受到的电场力做功,在圆弧通道受到的洛伦兹力不做功。 返回目录 解析　由题知带正电的离子运动方向和所受洛伦兹力方向,根据左手定则可知磁场方 向垂直纸面向外,A错误;根据动能定理得W=qU=ΔEk,故第1次加速后,离子的动能增加 了qU,B错误;根据动能定理得,第k次加速后,有kqU= mv2- m ,解得v= ,C 错误;第k次加速后,由洛伦兹力提供向心力,可得qvB=m ,将v= 代入解得 B= ,D正确。 返回目录 $