第1章 专题课：洛伦兹力与现代科技(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册学生用书（人教版）

专题课:洛伦兹力与现代科技 (时间:40分钟　总分:32分) (选择题每小题4分) 　　　　　　　　　　　　　　　 ◆ 知识点一　速度选择器 1.(多选)[2025·山东省实验中学高二月考] 如图所示,速度选择器可简化为以下装置,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.一氘核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.若所有粒子均不考虑重力的影响,则下列说法正确的是 (　) A.只有正电荷才可能从O点沿中轴线向右运动 B.负电荷也可能从O点沿中轴线向右运动 C.自O点以速度v0沿中轴线射入的质子H)做匀速直线运动 D.自O点以速度2v0沿中轴线射入的α粒子He)做匀速直线运动 ◆ 知识点二　磁流体发电机 2.我国科研人员采用全新发电方式——“爆炸发电”,以满足高耗能武器的连续发射需求.其原理如图所示,爆炸将惰性气体转化为高速等离子体,射入磁流体动力学发生器,发生器的前后有两个强磁极N和S,使得上下两金属电极之间产生足够高电压.下列说法正确的是 (　) A.上极板电势比下极板电势低 B.仅使L增大,两金属电极间的电势差会变大 C.仅使d增大,两金属电极间的电势差会变大 D.仅使b增大,两金属电极间的电势差会变大 ◆ 知识点三　电磁流量计 3.在实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图甲所示模型:废液内含有大量正、负离子,从直径为d的圆柱形容器右侧流入、左侧流出.流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积.空间有垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,并测出M、N间的电压U,则下列说法正确的是 (　) A.正、负离子所受的洛伦兹力方向是相同的 B.容器内液体的流速为v= C.污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速 D.污水流量为Q= ◆ 知识点四　霍尔元件 4.(多选)如图甲所示,平板电脑机身和磁吸保护壳对应部位分别有霍尔元件和磁体.如图乙所示,霍尔元件是一块长、宽、高分别为a、b、c的矩形半导体,元件内的导电粒子为自由电子,通入的电流方向向右.当保护套合上时,霍尔元件处于磁感应强度大小为B、方向垂直于上表面向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压,以此控制屏幕的熄灭,已知电子定向移动速率为v,则 (　) A.霍尔元件前表面的电势比后表面的高 B.霍尔元件前表面的电势比后表面的低 C.霍尔元件前、后表面间的电压U=Bbv D.霍尔元件前、后表面间的电压U=Bav 5.(多选)[2025·湖南长郡中学高二月考] 如图所示,竖直放置的平行电极板M和N之间存在加速电场,N板右侧是一个速度选择器,内部存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,其中电场强度大小为E,磁感应强度大小为B.从M和N之间的中点S由静止释放一个比荷为k的带正电粒子,加速后穿过N板的小孔O,恰能沿虚线通过速度选择器,不计粒子的重力.下列说法正确的是 (　) A.M和N之间的电压为 B.比荷为2k的带正电粒子沿虚线通过速度选择器的速度大小为 C.从S、O的中点释放比荷为2k的带正电粒子,通过小孔O后向下偏转 D.从靠近M板的P点释放比荷为k的带正电粒子,能沿虚线通过速度选择器 6.[2026·浙江舟山五校高二期中] 距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B1,一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间.相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为B2,导轨平面与水平面夹角为θ,两导轨分别与P、Q相连.质量为m、接入电路电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置,恰好静止.重力加速度为g,不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力.下列说法正确的 (　) A.ab棒中的电流由b流到a B.导轨所处磁场的方向垂直于导轨平面向上 C.金属棒所受安培力方向水平向右,大小为mgtan θ D.等离子体的速度大小v=sin θ 7.[2026·陕西西安高新一中高二期中] 安装在排污管道上的流量计可以测量排污流量Q(单位时间内通过横截面的液体的体积),如图所示为流量计的示意图,左右两端开口的长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c,所在空间有垂直于前后表面、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N,污水充满管道从左向右匀速流动,测得M、N间电势差为U,污水流过管道时受到的阻力大小Ff=kLv2,k是比例系数,L为管道长度,v表示污水的流速,则 (　) A.污水中离子浓度越大电势差U越大 B.金属板M的电势低于金属板N的电势 C.左、右两侧管口的压强差Δp= D.污水的流量Q= 8.[2025·大连八中高二月考] 自行车速度计利用霍尔传感器获知自行车的运动速率.如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压.图乙为霍尔传感器的工作原理图.当磁场靠近霍尔传感器时,导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即为霍尔电势差.下列说法正确的是 (　) A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小 B.图乙中霍尔传感器的电流I是由正电荷定向运动形成的 C.自行车的车速越大,霍尔电势差越高 D.如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差不变 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题课:洛伦兹力与现代科技 1.BC　[解析] 氘核自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线做匀速直线运动,则qv0B=Eq,所以v0=,由此可知,速度选择器选择的是粒子速度大小、方向,与电性无关,即负电荷也可以从O点沿中轴线向右运动,故A错误,B正确;根据v0=,可知,自O点以速度v0沿中轴线射入的质子H)做匀速直线运动,以速度2v0沿中轴线射入的α粒子He)不会做匀速直线运动,故C正确,D错误. 2.C　[解析] 由左手定则可知,正离子受到向上的洛伦兹力而向上偏转,负离子受到向下的洛伦兹力而向下偏转,则上极板电势比下极板电势高,故A错误;当上、下两金属电极之间产生足够高电压时,有q=qvB,解得U=Bdv,可知两金属电极间的电势差与L和b无关,与d有关,且仅使d增大,两金属电极间的电势差会变大,故B、D错误,C正确. 3.B　[解析] 带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用,根据左手定则可知,正粒子受到的洛伦兹力向下,负粒子受到的洛伦兹力向上,故A错误;当达到平衡时有q=qvB,解得v=,故B正确;不带电的液体在磁场中不受力,M、N两点没有电势差,无法计算流速,故C错误;污水流量为Q=vS=πd2·=,故D错误. 4.AC　[解析] 根据左手定则可知,自由电子受到的洛伦兹力使其向后表面偏转,所以后表面电势低,A正确,B错误;当前、后表面间电压稳定后,电子受到的洛伦兹力与静电力平衡,有evB=e,解得U=Bbv,C正确,D错误. 5.AD　[解析] 粒子从S到O点由动能定理有qU=mv2,解得v=,在速度选择器中有qE=qvB,解得M和N之间的电压为U=,选项A正确;只要粒子沿虚线通过速度选择器,就满足qE=qvB,其速度大小均为v=,选项B错误;从S、O的中点释放比荷为2k的带正电粒子,则根据q1U=m1,解得v1==v,此时q1E=q1v1B,可知粒子通过小孔O后仍沿虚线运动,选项C错误;从靠近M板的P点释放比荷为k的带正电粒子,则q2U=m2,即kU=,解得v2==v,则粒子能沿虚线通过速度选择器,选项D正确. 6.D　[解析] 根据左手定则可知P板聚集了等离子体中的负电荷,Q板聚集了等离子体中的正电荷,所以Q板为正极,所以通过金属棒ab的电流由a流到b,故A错误;根据平衡条件,金属棒ab所受安培力方向沿导轨平面向上,大小为F安=mgsin θ,根据左手定则可知导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,故B、C错误;当P、Q之间电压稳定时,等离子体所受电场力与洛伦兹力大小相等,即q=qvB1,流过导体棒的电流为I=,安培力为F安=B2IL=mgsin θ,联立解得v=sin θ,故D正确. 7.C　[解析] 污水中的离子受到洛伦兹力,正离子向上极板聚集,负离子向下极板聚集,所以金属板M的电势大于金属板N的电势,从而在管道内形成匀强电场,最终离子在电场力和洛伦兹力的作用下平衡,即qvB=q,解得U=cvB,可知电压U与污水中离子浓度无关,故A、B错误;污水流过该装置受到的阻力为Ff=kLv2=ka·,污水匀速通过该装置,则左、右两侧的压力差等于阻力,即Δp·bc=Ff,则Δp===,故C正确;污水的流量为Q=vbc=·bc=,故D错误. 8.A　[解析] 设单位时间内的脉冲数为n0,自行车车轮的半径为r,则自行车的速度为v=2n0πr,故根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小,故A正确;由左手定则可知,形成电流的粒子向外侧偏转,由题图乙可知,外侧为负极,即题图乙中霍尔传感器的电流I是由负电荷定向运动形成的,故B错误;根据题图乙中霍尔传感器的电流I是由负电荷定向运动形成的,设霍尔电势差为UH,自由电荷带电荷量均为q,运动速度均为v,匀强磁场的磁感应强度大小为B,则qvB=q,解得UH=vBd,由电流的微观表达式有I=nqSv,其中n为单位体积内的自由电荷数,S为横截面积,解得电荷定向移动的速度v=,联立解得UH=,可知,电流一定时,霍尔电势差与车速无关,故C错误;如果长时间不更换传感器的电源,电源内阻增大,电流减小,由UH=可知,霍尔电势差将减小,故D错误. 学科网（北京）股份有限公司 $