1.2 磁场对运动电荷的作用力（8类题型） 题型专项训练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第二册题型解构与专项训练

1.2 磁场对运动电荷的作用力 题型1：洛伦兹力的方向 1 题型2：洛伦兹力的大小及初步应用 2 题型3：洛伦兹力的特征及与安培力的关系 4 题型4：电子束的磁偏转 4 题型5：速度选择器 5 题型6：磁流体发电机 6 题型7：电磁流量计 7 题型8：霍尔元件 8 题型精练 题型1：洛伦兹力的方向 1．（25-26高二下·云南昆明·期中）下列关于安培力或洛伦兹力方向判断正确的是（     ） A． B． C． D． 2．（25-26高二上·江苏南通·期末）一根通电直导线水平放置，通过直导线的电流方向如图所示，现有一电子从直导线正下方以水平向右的速度运动，则此时电子所受洛伦兹力的方向（     ） A．向上 B．向下 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向内 3．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）如图所示，水平绝缘地面上方有垂直于纸面向外的匀强磁场，下列四个质量相同的小球（图中未画出）中对地面压力最大的是 （　　） A．静止的带正电小球甲 B．水平向右运动的带负电小球乙 C．水平向右运动的不带电小球丙 D．水平向右运动的带正电小球丁 题型2：洛伦兹力的大小及初步应用 4．（24-25高二上·贵州遵义·阶段检测）如图所示，①②③④各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，电荷量均为。四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小相同的是（　　） A．①② B．②③ C．①③④ D．②③④ 5．（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）如图所示，电荷量为的氦原子核以水平向右、大小为的速度射入垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，则氦原子核射入磁场时受到的洛伦兹力大小、方向分别为（　　） A．、竖直向上 B．、竖直向上 C．、竖直向下 D．、竖直向下 6．（25-26高二上·湖北武汉·阶段检测）如图所示，竖直平面内固定一足够长的绝缘直杆，与水平面夹角为，杆处在足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于杆所在的平面，磁感应强度大小为。杆上套一个带负电的环，环与绝缘直杆间的动摩擦因数为。将环由静止释放，环沿杆向下滑动，当环的速度为时其加速度最大，当环的速度为时其加速度为零，则为（　　） A． B． C． D． 7．（25-26高二上·江苏淮安·期中）如图所示，粗糙木板竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。时，一个质量为m，电荷量为q的带正电物块沿以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的图像不可能是（    ） A． B． C． D． 8．（25-26高二上·广东广州·阶段检测）（多选）如图所示，空间有一垂直纸面向里、磁感应强度为0.25T的匀强磁场，质量M=0.4kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置质量m=0.1kg带电量为0.4C的负电荷滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数μ=0.25，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左、大小F=0.5N的恒力，g取，则在以后的运动过程中（　　） A．滑块做匀加速直线运动 B．滑块匀加速运动的时间t=6s C．滑块匀加速结束时的速度v1=8m/s D．滑块最终的速度为v2=10m/s 题型3：洛伦兹力的特征及与安培力的关系 9．（25-26高二下·青海海东·期末）（多选）关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（    ） A．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用力 B．洛伦兹力可能对运动电荷做功 C．安培力的方向总是垂直于磁场方向，但不一定垂直于电流方向 D．洛伦兹力的大小可能为零 10．（25-26高二上·河北·阶段检测）用如图所示的模型来分析安培力与洛伦兹力的特点，匀强磁场垂直纸面向里，导体棒中通以向下的电流，然后垂直磁场向右运动，已知导体棒中的电流是负电荷的运动形成的，下列说法正确的是（　　） A．负电荷相对导体棒向下定向运动 B．安培力对导体棒做负功 C．洛伦兹力对负电荷做正功 D．安培力是洛伦兹力的宏观表现，由安培力的表达式可以推出洛伦兹力的表达式 题型4：电子束的磁偏转 11．（25-26高二下·江苏无锡·期中）如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波管，示波管中的电子束将（     ） A．向纸内偏转，速率不变 B．向纸外偏转，速率不变 C．向上偏转，速率减小 D．向下偏转，速率增大 12．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期中）下图为显像管原理剖面示意图，电子枪发射电子束，在没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。通过安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场可以使电子束发生偏转，关于偏转磁场与电子束偏转情况说法正确的是（　　） A．要使电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应竖直向上 B．要使电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应垂直纸面向外 C．要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场的强度应逐渐减小 D．要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场的强度应逐渐增加 题型5：速度选择器 13．（24-25高二下·海南海口·阶段检测）如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力，则（    ） A．若质子以相同的速率从左向右飞入，质子将向下偏转 B．若质子以相同的速率从左向右飞入，质子将向上偏转 C．若质子以相同的速率从右向左飞入，质子将向上偏转 D．若质子以相同的速率从右向左飞入，质子将向下偏转 14．（25-26高二下·云南昭通·阶段检测）（多选）如图所示，这是某速度选择器的原理示意图，两正对平行金属板之间存在互相垂直的匀强电场与匀强磁场，匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B。关于此速度选择器，下列说法正确的是（     ） A．能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是 B．能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是 C．从左侧P点进入复合场区的正电荷有可能匀速通过速度选择器 D．从右侧Q点进入复合场区的负电荷有可能匀速通过速度选择器 题型6：磁流体发电机 15．（25-26高二下·山东枣庄·期中）（多选）如图所示为“爆炸发电”的原理图，爆炸将惰性气体转化为高速等离子体，射入前后装有两强磁极N和S的装置中，在装置的上下两金属板之间产生电压。下列说法正确的是（     ） A．上金属板的电势比下金属板的电势高 B．仅使L增大，两金属板间的电动势会变大 C．仅使d增大，两金属板间的电动势会变大 D．仅使b增大，两金属板间的电动势会变大 16．（24-25高二下·广东惠州·阶段检测）（多选）磁流体发电技术就是用燃料直接加热成易于电离的气体，使之在2000℃的高温下电离成导电的等离子体，与磁场相互作用而产生电能。如图所示，等离子体以速度v进入两平行极板之间的区域，两金属板的板长均为L，且处于正对状态，板间距离为d，金属板的正对面积为S。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于等离子体初速度方向，且与极板平行，负载电阻为R。当稳定发电时，理想电流表的示数为I。当稳定发电时，下列说法正确的是（     ） A．上极板带正电 B．有电流从b经电阻流向a C．产生的电动势大小为Bdv D．板间等离子体的等效阻值为 题型7：电磁流量计 17．（24-25高二下·广东东莞·期末）为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为和，左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为的向下的匀强磁场，在空腔前、后两个面上各有长为的相互平行且正对的电极和，和之间接有电压表（图中未画出）。污水从左向右流经该装置，下列说法正确的是（　　） A．板比板电势高 B．污水中离子浓度越高，则电压表的示数越小 C．污水流速越快，电压表示数越大 D．若只增大所加磁场的磁感应强度，对电压表的示数无影响 18．（24-25高二上·北京海淀·期末）（多选）电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置（单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量），其结构如图所示，上、下两个面M、N为导体材料，前后两个面为绝缘材料。流量计的长、宽、高分别为、、，左、右两端开口，液体从左往右流动，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，则（　　） A．面的电势低于面的电势 B．当电压表的示数为时，液体流量为 C．若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数不变 D．当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子不受洛伦兹力作用 题型8：霍尔元件 19．（25-26高二下·陕西商洛·期中）物理学家霍尔在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的其他端面之间产生电势差，这一现象被称为霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件。如图所示，一块宽为、长为的矩形半导体元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，则电势高的表面是（　　） A．前表面 B．后表面 C．上表面 D．下表面 20．（24-25高二上·广东广州·期末）（多选）如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数K称为霍尔系数．设电流I（方向如图）是由电子的定向流动形成的，导体单位体积中电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e．下列说法正确的是（    ） A．上表面的电势比下表面低 B．洛伦兹力对电子做正功 C．导体板之间的电场强度 D．霍尔系数K的大小与d、h、n、e都没有关系 21．（24-25高二下·江西萍乡·期末）（多选）如图甲是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比，图乙为型半导体制成的霍尔元件，其载流子为自由电子，已知霍尔元件的长、宽、高分别为、、，现给其通以恒定工作电流，可通过右侧电压表的示数来判断的大小是否发生变化，则（    ） A．通入如图所示电流，磁芯中的磁感线方向为顺时针方向 B．通入如图所示电流，端的电势低于端 C．减小可以提高检测灵敏度 D．对检测灵敏度没有影响 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.2 磁场对运动电荷的作用力 题型1：洛伦兹力的方向 1 题型2：洛伦兹力的大小及初步应用 3 题型3：洛伦兹力的特征及与安培力的关系 6 题型4：电子束的磁偏转 7 题型5：速度选择器 9 题型6：磁流体发电机 10 题型7：电磁流量计 11 题型8：霍尔元件 13 题型精练 题型1：洛伦兹力的方向 1．（25-26高二下·云南昆明·期中）下列关于安培力或洛伦兹力方向判断正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．电流方向向右，磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知安培力方向向上，与图示方向相反，故A错误； B．正电荷向右运动，磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知洛伦兹力方向向上，与图示方向相同，故B正确； C．电流方向垂直纸面向外，磁场方向向左，由左手定则可知安培力方向向下，与图示方向相反，故C错误； D．正电荷向右运动，磁场方向向下，由左手定则可知洛伦兹力方向垂直纸面向里，与图示方向不同，故D错误。 故选B。 2．（25-26高二上·江苏南通·期末）一根通电直导线水平放置，通过直导线的电流方向如图所示，现有一电子从直导线正下方以水平向右的速度运动，则此时电子所受洛伦兹力的方向（     ） A．向上 B．向下 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向内 【答案】A 【解析】根据安培定则，电流方向向左，直导线正下方的磁场方向垂直于纸面向外。电子带负电，向右运动，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力向上。 故选A。 3．（25-26高二上·湖南邵阳·期末）如图所示，水平绝缘地面上方有垂直于纸面向外的匀强磁场，下列四个质量相同的小球（图中未画出）中对地面压力最大的是 （　　） A．静止的带正电小球甲 B．水平向右运动的带负电小球乙 C．水平向右运动的不带电小球丙 D．水平向右运动的带正电小球丁 【答案】D 【解析】静止的带正电小球甲与水平向右运动的不带电小球丙均不受洛伦兹力作用，由二力平衡可知，小球甲及小球丙受到地面的支持力与小球的重力大小相等，根据牛顿第三定律，小球甲及小球丙对地面压力 由左手定则可知水平向右运动的带负电小球乙受到的洛伦兹力方向竖直向上，由共点力平衡可知，小球乙受到地面的支持力满足 可知小球乙受到地面的支持力小于乙球的重力，根据牛顿第三定律，小球乙对地面压力 由左手定则可知水平向右运动的带正电小球丁受到的洛伦兹力方向竖直向下，由共点力平衡可知，小球丁受到地面的支持力满足 可知小球丁受到地面的支持力大于丁球的重力，根据牛顿第三定律，小球丁对地面压力 综上，四个小球中丁球对地面压力最大。 故选D。 题型2：洛伦兹力的大小及初步应用 4．（24-25高二上·贵州遵义·阶段检测）如图所示，①②③④各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，电荷量均为。四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小相同的是（　　） A．①② B．②③ C．①③④ D．②③④ 【答案】C 【解析】由图可知，四幅图中粒子受到洛伦兹力的大小分别为，，， 即 故选C。 5．（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）如图所示，电荷量为的氦原子核以水平向右、大小为的速度射入垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，则氦原子核射入磁场时受到的洛伦兹力大小、方向分别为（　　） A．、竖直向上 B．、竖直向上 C．、竖直向下 D．、竖直向下 【答案】A 【解析】氦原子核带正电，由左手定则可知，氦原子核受到的洛伦兹力方向竖直向上，大小 故A正确。 6．（25-26高二上·湖北武汉·阶段检测）如图所示，竖直平面内固定一足够长的绝缘直杆，与水平面夹角为，杆处在足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于杆所在的平面，磁感应强度大小为。杆上套一个带负电的环，环与绝缘直杆间的动摩擦因数为。将环由静止释放，环沿杆向下滑动，当环的速度为时其加速度最大，当环的速度为时其加速度为零，则为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】当环沿杆运动的速度为时，垂直于杆的方向有 沿杆的方向有 当，即时，有最大值，设此时速度为，有 解得 在环继续下滑过程中，弹力方向变为垂直于杆向下，设当环的速度达到最大值时，环受到杆的弹力为，摩擦力为，此时，即， 解得 因此 故选B。 7．（25-26高二上·江苏淮安·期中）如图所示，粗糙木板竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。时，一个质量为m，电荷量为q的带正电物块沿以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的图像不可能是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．设物块的初速度为，若满足，其中，且 得，则物块向下做匀速运动，A可能； B．若，即物块开始运动时有向上的加速度，物块向下减速，由可知，随着物块速度减小，其加速度大小减小，即物块先做加速度减小的减速运动，最后达到匀速状态，B可能； CD．若，即物块开始运动时有向下的加速度，由可知，物块加速度大小随速度的增加而减小，即物块做加速度减小的加速运动，最后达到匀速状态，C不可能，D可能。 故选C 。 8．（25-26高二上·广东广州·阶段检测）（多选）如图所示，空间有一垂直纸面向里、磁感应强度为0.25T的匀强磁场，质量M=0.4kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置质量m=0.1kg带电量为0.4C的负电荷滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数μ=0.25，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左、大小F=0.5N的恒力，g取，则在以后的运动过程中（　　） A．滑块做匀加速直线运动 B．滑块匀加速运动的时间t=6s C．滑块匀加速结束时的速度v1=8m/s D．滑块最终的速度为v2=10m/s 【答案】BD 【解析】A．F刚作用在木板上时，假设滑块与木板间不产生相对滑动，则整体的加速度大小为 滑块与木板间的摩擦力大小为 则假设成立，故刚开始时，滑块随木板一起向左做匀加速直线运动，随着速度增大，滑块所受向上的洛伦兹力越来越大，滑块对木板的压力越来越小，滑块与木板间的最大静摩擦力越来越小，当滑块与木板间的最大静摩擦力减小到0.1N时，滑块与木板间开始出现相对滑动，此后随着滑块继续向左加速，所受洛伦兹力继续增大，滑块对木板的压力继续减小，滑块所受摩擦力继续减小，滑块的加速度也继续减小，当滑块所受洛伦兹力等于滑块重力时，滑块对木板压力为零，此时滑块的速度达到最大，故A错误； C．滑块匀加速结束时，对滑块有 解得，故C错误； B．滑块匀加速运动的时间，故B正确； D．滑块最终的速度满足 解得，故D正确。 故选BD。 题型3：洛伦兹力的特征及与安培力的关系 9．（25-26高二下·青海海东·期末）（多选）关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（    ） A．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用力 B．洛伦兹力可能对运动电荷做功 C．安培力的方向总是垂直于磁场方向，但不一定垂直于电流方向 D．洛伦兹力的大小可能为零 【答案】AD 【解析】A．安培力是导体中定向移动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，本质上都是磁场对运动电荷的作用力，A正确； B．洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直，所以洛伦兹力永远不做功，B错误； C．根据左手定则，安培力的方向总是同时垂直于磁场方向和电流方向，即垂直于磁场与电流所决定的平面，C错误； D．洛伦兹力公式为，当电荷的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力大小为零，D正确。 故选AD。 10．（25-26高二上·河北·阶段检测）用如图所示的模型来分析安培力与洛伦兹力的特点，匀强磁场垂直纸面向里，导体棒中通以向下的电流，然后垂直磁场向右运动，已知导体棒中的电流是负电荷的运动形成的，下列说法正确的是（　　） A．负电荷相对导体棒向下定向运动 B．安培力对导体棒做负功 C．洛伦兹力对负电荷做正功 D．安培力是洛伦兹力的宏观表现，由安培力的表达式可以推出洛伦兹力的表达式 【答案】D 【解析】A．导体棒中通以向下的电流，负电荷的定向运动方向与电流方向相反，负电荷相对导体棒向上定向运动，故A错误； B．根据左手定则，安培力的方向向右，与导体棒运动方向相同，安培力对导体棒做正功，故B错误； C．根据左手定则，洛伦兹力的方向始终与负电荷运动方向垂直，洛伦兹力对负电荷不做功，故C错误； D．安培力是洛伦兹力的宏观表现，可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式，故D正确。 故选D。 题型4：电子束的磁偏转 11．（25-26高二下·江苏无锡·期中）如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波管，示波管中的电子束将（     ） A．向纸内偏转，速率不变 B．向纸外偏转，速率不变 C．向上偏转，速率减小 D．向下偏转，速率增大 【答案】A 【解析】示波管下方磁体极靠近时，电子束通过的路径上有竖直向上的磁场；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子带负电，因此四指需指向电子运动的反方向，电子束受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里，即电子束向纸面内侧偏转；又因为洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，不做功，所以电子的速率不变。 故选A。 12．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期中）下图为显像管原理剖面示意图，电子枪发射电子束，在没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。通过安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场可以使电子束发生偏转，关于偏转磁场与电子束偏转情况说法正确的是（　　） A．要使电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应竖直向上 B．要使电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应垂直纸面向外 C．要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场的强度应逐渐减小 D．要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场的强度应逐渐增加 【答案】B 【解析】AB．要使电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，根据左手定则可知，偏转磁场应垂直纸面向外，故A错误，B正确； CD．粒子在偏转磁场中，由洛伦兹力提供向心力得 可得 要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，电子做圆周运动的半径先变大后变小，偏转磁场的磁感应强度应减小，再反向增大，故CD错误。 故选B。 题型5：速度选择器 13．（24-25高二下·海南海口·阶段检测）如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力，则（    ） A．若质子以相同的速率从左向右飞入，质子将向下偏转 B．若质子以相同的速率从左向右飞入，质子将向上偏转 C．若质子以相同的速率从右向左飞入，质子将向上偏转 D．若质子以相同的速率从右向左飞入，质子将向下偏转 【答案】D 【解析】AB．正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，设正离子带电量为q，可知 解得，可知与粒子的带电量大小无关；若质子以相同的速率从左向右飞入，电场力向下，洛伦兹力向上，满足电场力与洛伦兹力平衡，所以质子也是沿直线运动，故AB错误； CD．若质子以相同的速率从右向左飞入，电场力向下，洛伦兹力向下，所以质子将向下偏转，故C错误，D正确。 故选D。 14．（25-26高二下·云南昭通·阶段检测）（多选）如图所示，这是某速度选择器的原理示意图，两正对平行金属板之间存在互相垂直的匀强电场与匀强磁场，匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B。关于此速度选择器，下列说法正确的是（     ） A．能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是 B．能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是 C．从左侧P点进入复合场区的正电荷有可能匀速通过速度选择器 D．从右侧Q点进入复合场区的负电荷有可能匀速通过速度选择器 【答案】BC 【解析】AB．设带电粒子的电荷量大小为，粒子匀速直线通过时，电场力与洛伦兹力平衡，有 解得，故A错误，B正确。 CD．电场方向向下，磁场方向垂直纸面向里。带电粒子从左侧点向右运动时，无论带正电还是负电，电场力与洛伦兹力方向均相反，速度合适时可匀速直线通过；从右侧点向左运动时，两力方向相同，不能匀速直线通过，故C正确，D错误。 故选BC。 题型6：磁流体发电机 15．（25-26高二下·山东枣庄·期中）（多选）如图所示为“爆炸发电”的原理图，爆炸将惰性气体转化为高速等离子体，射入前后装有两强磁极N和S的装置中，在装置的上下两金属板之间产生电压。下列说法正确的是（     ） A．上金属板的电势比下金属板的电势高 B．仅使L增大，两金属板间的电动势会变大 C．仅使d增大，两金属板间的电动势会变大 D．仅使b增大，两金属板间的电动势会变大 【答案】AC 【解析】A．根据左手定则可知，等离子体中的正电荷受到向上的洛伦兹力，负电荷受到向下的洛伦兹力，所以上金属板的电势比下金属板的电势高，故A正确； BCD．根据电场力和洛伦兹力的等量关系可知 解得U=Bdv 所以当d增大时，两金属板间的电动势会变大，与L和b的大小无关，故C正确，BD错误； 故选AC。 16．（24-25高二下·广东惠州·阶段检测）（多选）磁流体发电技术就是用燃料直接加热成易于电离的气体，使之在2000℃的高温下电离成导电的等离子体，与磁场相互作用而产生电能。如图所示，等离子体以速度v进入两平行极板之间的区域，两金属板的板长均为L，且处于正对状态，板间距离为d，金属板的正对面积为S。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于等离子体初速度方向，且与极板平行，负载电阻为R。当稳定发电时，理想电流表的示数为I。当稳定发电时，下列说法正确的是（     ） A．上极板带正电 B．有电流从b经电阻流向a C．产生的电动势大小为Bdv D．板间等离子体的等效阻值为 【答案】BC 【解析】AB．等离子体飞入磁场中时，受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可知，正离子向下极板聚集，下极板是电源正极，负离子向上极板聚集，上极板是电源负极，有电流从b经电阻流向a，故A错误，B正确； CD．当稳定发电时，由平衡条件有 解得 根据闭合电路欧姆定律有 则板间等离子体的等效阻值为，故C正确，D错误。 故选BC。 题型7：电磁流量计 17．（24-25高二下·广东东莞·期末）为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为和，左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为的向下的匀强磁场，在空腔前、后两个面上各有长为的相互平行且正对的电极和，和之间接有电压表（图中未画出）。污水从左向右流经该装置，下列说法正确的是（　　） A．板比板电势高 B．污水中离子浓度越高，则电压表的示数越小 C．污水流速越快，电压表示数越大 D．若只增大所加磁场的磁感应强度，对电压表的示数无影响 【答案】C 【解析】A．根据左手定则，正离子往N板偏，负离子往M板偏，最终M板带负电，N板带正电，M板电势比N板电势低，故A错误； BCD．最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，可得 污水的流量Q=vbc 则MN两端间的电势差为 电势差与污水中的离子浓度无关；污水流速越快，则流量越大，电压表示数越大；若只增大所加磁场的磁感应强度，电势差变大，则电压表的示数变大；故BD错误，C正确。 故选C。 18．（24-25高二上·北京海淀·期末）（多选）电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置（单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量），其结构如图所示，上、下两个面M、N为导体材料，前后两个面为绝缘材料。流量计的长、宽、高分别为、、，左、右两端开口，液体从左往右流动，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，则（　　） A．面的电势低于面的电势 B．当电压表的示数为时，液体流量为 C．若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数不变 D．当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子不受洛伦兹力作用 【答案】BC 【解析】A．根据左手定则可知，正电离子受到的洛伦兹力指向M板，负电离子受到的洛伦兹力指向N板，可知正电离子向M板偏转，负电离子向N板偏转，故M板的电势高于N板的电势，故A错误； BC．当电压表的示数为时，根据受力平衡可得 解得 若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数保持不变；液体流量为 联立解得 故BC正确； D．当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子仍受洛伦兹力作用，故D错误。 故选BC。 题型8：霍尔元件 19．（25-26高二下·陕西商洛·期中）物理学家霍尔在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的其他端面之间产生电势差，这一现象被称为霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件。如图所示，一块宽为、长为的矩形半导体元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，则电势高的表面是（　　） A．前表面 B．后表面 C．上表面 D．下表面 【答案】A 【解析】电流方向向右，而自由电子的定向移动方向与电流方向相反，因此电子的运动方向是向左。根据左手定则：伸开左手，让磁感线穿手心，四指指向负电荷运动的反方向，大拇指的指向就是洛伦兹力方向。可知自由电子向后表面偏转并聚集，因此后表面电势低，前表面电势高。 故选A。 20．（24-25高二上·广东广州·期末）（多选）如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数K称为霍尔系数．设电流I（方向如图）是由电子的定向流动形成的，导体单位体积中电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e．下列说法正确的是（    ） A．上表面的电势比下表面低 B．洛伦兹力对电子做正功 C．导体板之间的电场强度 D．霍尔系数K的大小与d、h、n、e都没有关系 【答案】AC 【解析】A．根据左手定则，电子向上表面偏转，则上表面的电势低于下表面的电势，故A正确； B．根据左手定则，洛伦兹力的方向始终与电子运动的方向垂直，对电子不做功，故B错误； C．电子在磁场中受洛伦兹力的作用，向上极板偏转，极板间形成电场，由电场强度公式得，故C正确； D．电子在磁场中受洛伦兹力的作用，向上极板偏转，稳定后，极板间形成电场，后续电子在电场力和洛伦兹力的作用下，处于平衡状态，即 解得 根据电流得微观表达式可知 联立解得 由电势差U、电流I和B的关系和上式可知 则霍尔系数K的大小与n、e有关系，故D错误。 故选AC。 21．（24-25高二下·江西萍乡·期末）（多选）如图甲是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比，图乙为型半导体制成的霍尔元件，其载流子为自由电子，已知霍尔元件的长、宽、高分别为、、，现给其通以恒定工作电流，可通过右侧电压表的示数来判断的大小是否发生变化，则（    ） A．通入如图所示电流，磁芯中的磁感线方向为顺时针方向 B．通入如图所示电流，端的电势低于端 C．减小可以提高检测灵敏度 D．对检测灵敏度没有影响 【答案】CD 【解析】AB．根据右手螺旋定则可知检测电流产生的磁场方向向下，磁感线在铁芯中沿逆时针方向；可知霍尔元件所在磁场方向向上，元件中载流子为电子，根据左手定则可知电子受到的洛伦兹力垂直纸面向外在元件N端积累，所以N端电势低，M端电势高，故AB错误； CD．元件中电子最终受到的电场力和洛伦兹力相平衡，所以有 设元件单位体积内电子数量为，电子移动速度为，根据电流的微观表达式可得 联立，整理得 提高检测灵敏度即提高的大小，所以可知减小可以提高检测灵敏度，对检测灵敏度没有影响，故CD正确。 故选CD。 2 学科网（北京）股份有限公司 $