新高考物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤訓(xùn)練第52講 洛倫茲力與現(xiàn)代科技（解析版）

第52講洛倫茲力與現(xiàn)代科技（模擬精練+真題演練）1．（2023·北京西城·北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？既＃┤鐖D所示為質(zhì)譜儀的原理圖，一束粒子以速度v沿直線穿過相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)（電場(chǎng)強(qiáng)度為E）和勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為SKIPIF1<0）的重疊區(qū)域，然后通過狹縫SKIPIF1<0垂直進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為SKIPIF1<0），最后打在照相底片上的三個(gè)不同位置，粒子的重力可忽略不計(jì)，則下列說法正確的是（）

A．該束粒子帶負(fù)電B．SKIPIF1<0板帶負(fù)電C．粒子的速度v滿足關(guān)系式SKIPIF1<0D．在SKIPIF1<0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，荷質(zhì)比SKIPIF1<0越小【答案】D【詳解】A．根據(jù)粒子在右側(cè)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，利用左手定則，可判斷出該束粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)粒子在左側(cè)運(yùn)動(dòng)可知，洛倫茲力方向向上，則電場(chǎng)力方向向下，P1板帶正電，故B錯(cuò)誤；C．由粒子做直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)受力平衡可得qvB1=qE解得粒子的速度為SKIPIF1<0故C錯(cuò)誤；D．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場(chǎng)中，由洛倫茲力提供向心力得SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，荷質(zhì)比SKIPIF1<0越小，故D正確。故選D。2．（2023·河南鄭州·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示為質(zhì)譜儀工作的原理圖，已知質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從容器A下方的小孔飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為0，經(jīng)電場(chǎng)加速后，由小孔S沿著與磁場(chǎng)垂直的方向，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。粒子在S點(diǎn)的速度與磁場(chǎng)邊界垂直，最后打在照相底片上的P點(diǎn)，且SKIPIF1<0。忽略粒子的重力，通過測(cè)量得到x與SKIPIF1<0的關(guān)系如圖乙所示，已知斜率為k=0.5，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，則下列說法中正確的是（）

A．該粒子帶負(fù)電B．該粒子比荷為SKIPIF1<0C．該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間約為SKIPIF1<0D．若電壓U不變，打到Q點(diǎn)的粒子比荷大于打到P點(diǎn)的粒子【答案】C【詳解】A．粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，該粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；B．粒子經(jīng)過加速電場(chǎng)過程，根據(jù)動(dòng)能定理可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0粒子在磁場(chǎng)中由洛倫茲力提供向心力可得SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0圖像的斜率SKIPIF1<0可得粒子的比荷為SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；C．該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為SKIPIF1<0故C正確；D．根據(jù)SKIPIF1<0若電壓SKIPIF1<0不變，可知打到Q點(diǎn)的粒子比荷小于打到P點(diǎn)的粒子比荷，故D錯(cuò)誤。故選C。3．（2023·重慶沙坪壩·重慶一中校考模擬預(yù)測(cè)）實(shí)驗(yàn)中，將離子束從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離子的原理如圖所示：離子從P點(diǎn)以速度v進(jìn)入通道時(shí)，由于引出通道內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生改變，離子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑增大，可使離子引出加速器。已知回旋加速器D型盒的半徑為R，圓心在O點(diǎn)，D型盒區(qū)域中磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，引出通道外側(cè)末端Q點(diǎn)到O點(diǎn)距離為L(zhǎng)，OQ與OP的夾角為θ，離子帶電為q，質(zhì)量為m，則（）

A．離子經(jīng)過引出通道后的速度大于vB．引出通道內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于BC．若離子恰能從引出通道的Q點(diǎn)引出，引出通道中的磁感應(yīng)強(qiáng)度SKIPIF1<0D．若引出通道中磁場(chǎng)為SKIPIF1<0時(shí)，該離子能引出加速器，則此時(shí)將一帶電量2q，質(zhì)量為2m的離子一定不能從加速器中引出【答案】C【詳解】A．洛倫茲力不做功，離子經(jīng)過引出通道后的速度等于v，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)洛倫茲力提供向心力得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0設(shè)離子在引出通道內(nèi)的軌道半徑為SKIPIF1<0，同理可得SKIPIF1<0由于離子在引出通道內(nèi)的軌道半徑大于D型盒半徑，可知引出通道內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于D型盒內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B，故B錯(cuò)誤；C．若離子恰能從引出通道的Q點(diǎn)引出，設(shè)圓弧半徑為SKIPIF1<0，軌跡如圖所示

則有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0根據(jù)幾何關(guān)系得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0由洛倫茲力提供向心力可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0聯(lián)立可得SKIPIF1<0故C正確；D．由C中分析可知，離子能否離開加速器與粒子的電量和質(zhì)量無(wú)關(guān)，若引出通道中磁場(chǎng)為SKIPIF1<0時(shí)，該離子能引出加速器，則此時(shí)將一帶電量SKIPIF1<0，質(zhì)量為2m的離子也一定能從加速器中引出，故D錯(cuò)誤。故選C。4．（2023·福建南平·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）回旋加速器工作原理如圖所示，置于真空中的兩個(gè)半圓形金屬盒半徑為R，兩盒間留有一狹縫接有頻率為f的高頻交流電，加速電壓為U，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。若A處粒子源產(chǎn)生的氘核SKIPIF1<0在狹縫中被加速，不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響，不計(jì)粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間。則（）A．氘核離開回旋加速器時(shí)的最大速率隨加速電壓U增大而增大B．氘核被加速后的最大速度可能超過SKIPIF1<0C．氘核第n次和第SKIPIF1<0次經(jīng)過兩金屬盒間狹縫后的軌道半徑之比為SKIPIF1<0D．不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f，該回旋加速器也能加速SKIPIF1<0粒子【答案】D【詳解】A．根據(jù)SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0可知氘核離開回旋加速器時(shí)的最大速率與加速電壓U無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．氘核被加速后的最大速度時(shí)的半徑為R，則SKIPIF1<0故氘核被加速后的最大速度不可能超過SKIPIF1<0，故B錯(cuò)誤；C．氘核第n次和第SKIPIF1<0次經(jīng)過兩金屬盒間狹縫后的分別有SKIPIF1<0；SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0；SKIPIF1<0又SKIPIF1<0則SKIPIF1<0則氘核第n次和第SKIPIF1<0次經(jīng)過兩金屬盒間狹縫后的軌道半徑之比為SKIPIF1<0故C錯(cuò)誤；D．回旋加速器的周期為SKIPIF1<0由于氘核SKIPIF1<0和SKIPIF1<0粒子SKIPIF1<0的比荷相等，所以不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f，該回旋加速器也能加速SKIPIF1<0粒子，故D正確。故選D。5．（2023·北京東城·北京市廣渠門中學(xué)?？既＃┤鐖D所示，速度選擇器的兩平行導(dǎo)體板之間有方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一電荷量為+q的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入速度選擇器后，恰能沿圖中虛線通過。不計(jì)粒子重力，下列說法可能正確的是（）

A．電荷量為-q的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后將向下偏轉(zhuǎn)B．電荷量為+2q的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后將做類平拋運(yùn)動(dòng)C．電荷量為+q的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后動(dòng)能將逐漸減小D．電荷量為-q的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后動(dòng)能將逐漸增大【答案】C【詳解】A．電荷量為＋q的粒子以速度v進(jìn)入后受力平衡，即有SKIPIF1<0由左手定則可知，洛倫茲力豎直向上，電場(chǎng)力豎直向下，即電場(chǎng)強(qiáng)度的方向豎直向下，且有SKIPIF1<0當(dāng)電荷量為-q的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后，由左手定則可知，粒子所受的洛倫茲力豎直向下，電場(chǎng)力豎直向上，且有SKIPIF1<0則粒子受力平衡，將沿著圖中虛線通過，故A錯(cuò)誤；B．電荷量為＋2q的粒子以速度v從S點(diǎn)進(jìn)入后，向下的電場(chǎng)力為SKIPIF1<0向上的洛倫茲力為SKIPIF1<0由于SKIPIF1<0，所以粒子受力平衡，將沿著圖中虛線通過，故B錯(cuò)誤；C．電荷量為＋q的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后，向下的電場(chǎng)力為SKIPIF1<0向上的洛倫茲力為SKIPIF1<0由于SKIPIF1<0，所以SKIPIF1<0，即粒子剛從S點(diǎn)進(jìn)入后所受合力豎直向上，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡將向上彎曲，此過程中電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的動(dòng)能將逐漸減小，故C正確；D．電荷量為-q的粒子以大于v的速度從S點(diǎn)進(jìn)入后，向上的電場(chǎng)力為SKIPIF1<0向下的洛倫茲力為SKIPIF1<0由于SKIPIF1<0，所以SKIPIF1<0，即粒子剛從S點(diǎn)進(jìn)入后所受合力豎直向下，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡將向下彎曲，此過程中電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的動(dòng)能將逐漸減小，故D錯(cuò)誤。故選C。6．（2023·江蘇·模擬預(yù)測(cè)）目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，立體圖如圖甲所示，側(cè)視圖如圖乙所示，其工作原理是燃燒室在高溫下將氣體全部電離為電子與正離子，即高溫等離子體，高溫等離子體經(jīng)噴管提速后以速度SKIPIF1<0進(jìn)入矩形發(fā)電通道，發(fā)電通道有垂直于噴射方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖乙中垂直紙面向里），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小SKIPIF1<0，等離子體在發(fā)電通道內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時(shí)兩金屬薄板上就會(huì)聚集電荷，形成電勢(shì)差。已知發(fā)電通道從左向右看長(zhǎng)SKIPIF1<0，寬SKIPIF1<0，高SKIPIF1<0，等離子體的電阻率SKIPIF1<0，電子的電荷量SKIPIF1<0。不計(jì)電子和離子的重力以及微粒間的相互作用，則以下判斷正確的是（）A．發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為2500VB．若電流表示數(shù)為16A，則1s內(nèi)打在下極板的電子有1010個(gè)C．當(dāng)外接電阻為12Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為5AD．當(dāng)外接電阻為8Ω時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率最大【答案】D【詳解】A．由等離子體所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡得qvB0＝SKIPIF1<0則得發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為E＝B0dv＝1000V故A錯(cuò)誤；B．由電流的定義可知SKIPIF1<0，代入數(shù)據(jù)解得n＝1020個(gè)故B錯(cuò)誤；C．發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻為r＝ρSKIPIF1<0＝8Ω由閉合電路歐姆定律I＝SKIPIF1<0＝50A故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)電路中內(nèi)、外電阻相等時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出功率最大，此時(shí)外電阻為R＝r＝8Ω故D正確。故選D。7．（2023·北京東城·統(tǒng)考一模）工業(yè)上常用電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量高黏度及強(qiáng)腐蝕性流體的流量Q（單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積），原理如圖甲所示，在非磁性材料做成的圓管處加一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)電液體流過此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上下M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U，就可計(jì)算出管中液體的流量。為了測(cè)量某工廠的污水排放量，技術(shù)人員在充滿污水的排污管末端安裝了一個(gè)電磁流量計(jì)，如圖乙所示，已知排污管和電磁流量計(jì)處的管道直徑分別為20SKIPIF1<0和10SKIPIF1<0。當(dāng)流經(jīng)電磁流量計(jì)的液體速度為10SKIPIF1<0時(shí)，其流量約為280SKIPIF1<0，若某段時(shí)間內(nèi)通過電磁流量計(jì)的流量為70SKIPIF1<0，則在這段時(shí)間內(nèi)（

）A．M點(diǎn)的電勢(shì)一定低于N點(diǎn)的電勢(shì)B．通過排污管的污水流量約為140SKIPIF1<0C．排污管內(nèi)污水的速度約為2.5SKIPIF1<0D．電勢(shì)差U與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比約為0.25SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．根據(jù)左手定則可知，正電荷進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)會(huì)向上偏轉(zhuǎn)，負(fù)電荷向下偏轉(zhuǎn)，所以M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；BC．某段時(shí)間內(nèi)通過電磁流量計(jì)的流量為70SKIPIF1<0，通過排污管的污水流量也是70m3/h，由SKIPIF1<0知此段時(shí)間內(nèi)流經(jīng)電磁流量計(jì)的液體速度為2.5m/s，流量計(jì)半徑為r=5cm=0.05m，排污管的半徑R=10cm=0.1m，流經(jīng)電磁流量計(jì)的液體速度為v1=2.5SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0可得排污管內(nèi)污水的速度約為SKIPIF1<0故BC錯(cuò)誤；D．流量計(jì)內(nèi)污水的速度約為v1=2.5m/s，當(dāng)粒子在電磁流量計(jì)中受力平衡時(shí)，有SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0故D正確。故選D。8．（2023·天津紅橋·統(tǒng)考二模）為監(jiān)測(cè)某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測(cè)裝置，該裝置的核心部分是一個(gè)用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，左、右兩端開口與排污管相連，如圖所示。在垂直于上、下底面加磁感應(yīng)強(qiáng)度為SKIPIF1<0向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在空腔前、后兩個(gè)側(cè)面上各有長(zhǎng)為SKIPIF1<0的相互平行且正對(duì)的電極SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0和SKIPIF1<0與內(nèi)阻為SKIPIF1<0的電流表相連。污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電流表將顯示出污水排放情況。下列說法中正確的是（）A．SKIPIF1<0板比SKIPIF1<0板電勢(shì)高B．污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小C．污水流量大小，對(duì)電流表的示數(shù)無(wú)影響D．若只增大所加磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度，則電流表的示數(shù)也增大【答案】D【詳解】A．根據(jù)左手定則，正離子往N板偏，負(fù)離子往M板偏，最終M板帶負(fù)電，N板帶正電，M板電勢(shì)比N板電勢(shì)低，故A錯(cuò)誤；BCD．最終正負(fù)離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡，可得SKIPIF1<0污水的流量SKIPIF1<0則MN兩端間的電勢(shì)差為SKIPIF1<0污水流量越大，電勢(shì)差越大，電流表示數(shù)越大；增加磁感應(yīng)強(qiáng)度，電勢(shì)差增大，電流表示數(shù)也增大；污水中離子濃度越大，導(dǎo)線性能越好，即電阻率減小，M、N間污水的電阻r越小，其他條件不變時(shí)，回路中的電流越大，故BC錯(cuò)誤，D正確。故選D。9．（2023秋·山東淄博·高三校考開學(xué)考試）電磁流量計(jì)是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的新型流量測(cè)量?jī)x表。主要有直流式和感應(yīng)式兩種。如圖所示直流式電磁流量計(jì)，外加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于管軸，在豎直徑向a、b處裝有兩個(gè)電極，用來(lái)測(cè)量含有大量正，負(fù)離子的液體通過磁場(chǎng)時(shí)所產(chǎn)生的電勢(shì)差大小U。液體的流量Q可表示為SKIPIF1<0，其中d為管道直徑，k為修正系數(shù)，用來(lái)修正導(dǎo)出公式時(shí)未計(jì)及的因素（如流量計(jì)管道內(nèi)的流速并不均勻等）的影響。那么A應(yīng)該為（）

A．恒定常數(shù) B．管道的橫截面積C．液體的流速 D．液體中單位時(shí)間內(nèi)流過某一橫截面的電荷量【答案】B【詳解】由圖可知，含有大量正，負(fù)離子的液體從入口進(jìn)入管道，根據(jù)左手定則可知，帶正電的離子向上偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的離子向下偏轉(zhuǎn)，當(dāng)顯示器的示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，則在管道內(nèi)形成向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則有SKIPIF1<0而SKIPIF1<0流量SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0式中的A應(yīng)該為管道的橫截面積SKIPIF1<0。故選B。10．（2023·北京通州·潞河中學(xué)?？既＃┐琶粼谠絹?lái)越多的電子產(chǎn)品中被使用，市場(chǎng)上看到的帶皮套的智能手機(jī)就是使用磁性物質(zhì)和霍爾元件等起到開關(guān)控制的，當(dāng)打開皮套，磁體遠(yuǎn)離霍爾元件，手機(jī)屏幕亮；當(dāng)合上皮套，磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，手機(jī)進(jìn)入省電模式。如圖所示，一塊寬度為SKIPIF1<0、長(zhǎng)為SKIPIF1<0、厚度為SKIPIF1<0的矩形半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為SKIPIF1<0的自由電子，通入水平向右大小為SKIPIF1<0的電流時(shí)，當(dāng)手機(jī)套合上時(shí)元件處于垂直于上表面、方向向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，于是元件的前、后表面產(chǎn)生穩(wěn)定電勢(shì)差SKIPIF1<0；以此來(lái)控制屏幕熄滅，則下列說法正確的是（）

A．前表面的電勢(shì)比后表面的電勢(shì)高B．自由電子所受洛倫茲力的大小為SKIPIF1<0C．用這種霍爾元件探測(cè)某空間的磁場(chǎng)時(shí)，霍爾元件的擺放方向?qū)KIPIF1<0無(wú)影響D．若該元件單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù)為SKIPIF1<0，則發(fā)生霍爾效應(yīng)時(shí)，元件前后表面的電勢(shì)差為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，通入水平向右大小為I的電流時(shí)，電子向左運(yùn)動(dòng)，由左手定律可得電子受洛倫茲力的作用往前表面偏轉(zhuǎn)，故前表面的電勢(shì)比后表面的電勢(shì)低，故A錯(cuò)誤；BC．元件的前、后表面產(chǎn)生穩(wěn)定電勢(shì)差時(shí)，電子受到的洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0SKIPIF1<0為垂直于上表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，故霍爾元件的擺放方向?qū)KIPIF1<0有影響，故BC錯(cuò)誤；D．元件單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù)為n，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0電子受到的洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡SKIPIF1<0聯(lián)立得元件前后表面的電勢(shì)差為SKIPIF1<0，D正確。故選D。11．（2023·浙江寧波·?？既＃├没魻杺鞲衅骺蓽y(cè)量自行車的運(yùn)動(dòng)速率，如圖所示，一塊磁鐵安裝在前輪上，霍爾傳感器固定在前叉上，離輪軸距離為r，輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就靠近霍爾傳感器一次，傳感器就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓。當(dāng)磁鐵靠霍爾元件最近時(shí)，通過元件的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢(shì)差U。已知霍爾元件沿磁場(chǎng)方向的厚度為d，載流子的電荷量為SKIPIF1<0，電流I向左。下列說法正確的是（）A．前表面的電勢(shì)高于后表面的電勢(shì)B．若車速越大，則霍爾電勢(shì)差U越大C．元件內(nèi)單位體積中的載流子數(shù)為SKIPIF1<0D．若單位時(shí)間內(nèi)霍爾元件檢測(cè)到m個(gè)脈沖，則自行車行駛的速度大小SKIPIF1<0【答案】C【詳解】A．根據(jù)左手定則可知載流子受到的洛倫茲力指向前表面，所以載流子會(huì)在前表面聚集，載流子帶負(fù)電，所以霍爾元件的前表面電勢(shì)低于后表面電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；B．設(shè)霍爾元件的寬為b，穩(wěn)定后電荷所受電場(chǎng)方和洛倫茲力平衡，即SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0設(shè)單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為n，由電流微觀表達(dá)式SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0由于電流強(qiáng)度I和磁感強(qiáng)度B不變，因此霍爾電勢(shì)差U與車速大小無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．由B可知，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為SKIPIF1<0故C正確；D．若單位時(shí)間內(nèi)霍爾元件檢測(cè)到m個(gè)脈沖，周期為SKIPIF1<0角速度為SKIPIF1<0自行車行駛的速度大小SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選C。12．（2023·福建寧德·?？既＃┤鐖D所示為一種質(zhì)譜儀的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，粒子源釋放出初速度可忽略不計(jì)的帶電粒子P1和P2，粒子經(jīng)加速電壓為SKIPIF1<0的直線加速器加速后由通道入口的中心縫SKIPIF1<0垂直于邊界進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)。該通道的上下表面是內(nèi)半徑為R、外半徑為SKIPIF1<0的半圓環(huán)。該通道置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，正對(duì)著通道出口處放置一塊照相底片，能記錄粒子從出口射出時(shí)的位置。已知帶電粒子P1的電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子P2的電荷量為SKIPIF1<0，質(zhì)量為SKIPIF1<0，粒子P1恰好能擊中照相底片的正中間位置，下列說法正確的是（

）A．照相底片上P1和P2所擊中位置間的距離為SKIPIF1<0B．照相底片上P1和P2所擊中位置間的距離為SKIPIF1<0C．若加速電壓在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0之間波動(dòng)，則粒子P1和P2在底片上剛好沒有重疊區(qū)域D．若加速電壓在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0之間波動(dòng)，則粒子P1和P2在底片上剛好沒有重疊區(qū)域【答案】BC【詳解】AB．設(shè)粒子P1和P2經(jīng)過加速后獲得的速度大小分別為SKIPIF1<0，根據(jù)動(dòng)能定理有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0根據(jù)牛頓第二定律有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0則照相底片上P1和P2所擊中位置間的距離SKIPIF1<0故B正確，A錯(cuò)誤；CD．在相同的電壓下粒子P2的偏轉(zhuǎn)半徑大于粒子P1的偏轉(zhuǎn)半徑，若要P1和P2在底片上沒有重疊區(qū)域，則只需P2粒子的最小偏轉(zhuǎn)距離大于P1粒子的最大偏轉(zhuǎn)距離即可，則對(duì)于P2粒子有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0對(duì)于P1粒子有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0沒有重疊區(qū)域則SKIPIF1<0即SKIPIF1<0故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。13．（2023·黑龍江哈爾濱·哈爾濱三中?？寄M預(yù)測(cè)）2022年12月28日我國(guó)中核集團(tuán)全面完成了230MeV超導(dǎo)回旋加速器自主研制的任務(wù)，標(biāo)志著我國(guó)已全面掌握小型化超導(dǎo)回旋加速器的核心技術(shù)，進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。如圖所示，圖甲為該回旋加速器的照片，圖乙為回旋加速器工作原理示意圖，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，交流加速電壓為U。圓心A處粒子源產(chǎn)生初速度為零，質(zhì)量為m，電荷量為q的質(zhì)子，質(zhì)子在加速器中被加速。忽略質(zhì)子穿過兩金屬盒間狹縫的時(shí)間，忽略相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響，下列說法正確的是（）

A．保持B、R、U及交流電頻率均不變，該裝置也可用于加速氘核和氚核B．若增大加速電壓U，質(zhì)子從D型盒出口射出的動(dòng)能增大C．質(zhì)子從D型盒出口射出時(shí)，加速次數(shù)SKIPIF1<0D．質(zhì)子第n次加速后和第SKIPIF1<0次加速后的運(yùn)動(dòng)半徑之比為SKIPIF1<0【答案】CD【詳解】A．此加速器加速粒子時(shí)的周期與粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期相同為SKIPIF1<0氘核和氚核的比荷與質(zhì)子的比荷不同，即氘核和氚核與質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期不同，所以，保持B、R、U及交流電頻率均不變，該裝置不能用于加速氘核和氚核，故A錯(cuò)誤；B．設(shè)質(zhì)子從D型盒出口射出的速度為vm，則有SKIPIF1<0；SKIPIF1<0則質(zhì)子從D型盒出口射出的動(dòng)能SKIPIF1<0與加速電壓無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．設(shè)質(zhì)子從D型盒出口射出時(shí)加速了n次，則由動(dòng)能定理SKIPIF1<0得SKIPIF1<0故C正確；D．由動(dòng)能定理SKIPIF1<0；SKIPIF1<0得第n次加速后和第SKIPIF1<0次加速后的速度分別為SKIPIF1<0；SKIPIF1<0再由質(zhì)子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力SKIPIF1<0；SKIPIF1<0同理可得，質(zhì)子第n次加速后和第SKIPIF1<0次加速后的運(yùn)動(dòng)半徑分別為SKIPIF1<0；SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0故D正確。故選CD。14．（2023·全國(guó)·二模）速度選擇器可以使一定速度的粒子沿直線運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示?；魻栐墓ぷ髟砼c速度選擇器類似，某載流子為電子的霍爾元件如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．圖甲中，電子以速度大小SKIPIF1<0從Q端射入，可沿直線運(yùn)動(dòng)從P點(diǎn)射出B．圖甲中，電子以速度大小SKIPIF1<0從P端射入，電子向下偏轉(zhuǎn)，軌跡為拋物線C．圖乙中，僅增大電流I，其他條件不變，MN之間的霍爾電壓將增大D．圖乙中，穩(wěn)定時(shí)霍爾元件M側(cè)的電勢(shì)低于N側(cè)的電勢(shì)【答案】CD【詳解】A．當(dāng)電子從Q→P時(shí)，所受電場(chǎng)力向上，洛倫茲力向上，合力不會(huì)為零，電子不能做直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．電子以速度大小SKIPIF1<0從P端射入，則SKIPIF1<0電子向下偏轉(zhuǎn)，所受合力為變力，軌跡不可能為拋物線，故B錯(cuò)誤；C．圖乙中，設(shè)霍爾元件厚度為h，寬為d，由SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0僅增大電流I，其他條件不變，SKIPIF1<0將增大，故C正確；D．根據(jù)左手定則可判斷電子受到的洛倫茲力向左，所以M側(cè)電勢(shì)低，N側(cè)電勢(shì)高，故D正確。故選CD。15．（2023·湖南·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示為研究某種帶電粒子的裝置示意圖，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的SKIPIF1<0點(diǎn)，出現(xiàn)一個(gè)光斑。在垂直紙面向里的方向上加一寬度為SKIPIF1<0、磁感應(yīng)強(qiáng)度為SKIPIF1<0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為SKIPIF1<0的圓弧運(yùn)動(dòng)，最后打在距磁場(chǎng)右側(cè)距離為SKIPIF1<0的熒光屏上的SKIPIF1<0點(diǎn)?，F(xiàn)在磁場(chǎng)區(qū)域再加一豎直方向、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0的勻強(qiáng)電場(chǎng)，光斑從SKIPIF1<0點(diǎn)又回到SKIPIF1<0點(diǎn)，不計(jì)粒子重力，則（）A．粒子帶正電B．粒子的初速度大小為SKIPIF1<0C．粒子的比荷為SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0兩點(diǎn)之間的距離為SKIPIF1<0【答案】AC【詳解】A．由題圖可知，粒子在加上磁場(chǎng)后向上偏，磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪庇谄矫嫦蚶?，根?jù)左手定則可知，粒子帶正電，故A項(xiàng)正確；B．由題意可知，粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加場(chǎng)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．在只有磁場(chǎng)時(shí)，對(duì)粒子有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故C項(xiàng)正確；D．由幾何關(guān)系，粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的距離為SKIPIF1<0由幾何關(guān)系有SKIPIF1<0粒子出磁場(chǎng)后豎直方向的位移為SKIPIF1<0所以O(shè)P兩點(diǎn)之間的距離為SKIPIF1<0故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選AC。16．（2023·河北滄州·河北省吳橋中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示的磁流體發(fā)電機(jī)由彼此正對(duì)的兩水平且彼此平行的金屬板M、N構(gòu)成，M、N間存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，兩金屬板與兩平行且水平放置的金屬導(dǎo)軌相連，金屬板M、N及兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離均為d，平行金屬導(dǎo)軌間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向與豎直方向成θ角，在兩平行金屬導(dǎo)軌上放有一長(zhǎng)為d的直導(dǎo)體棒PQ，直導(dǎo)體棒PQ與兩平行金屬導(dǎo)軌垂直，其電阻為R，其余電阻不計(jì)。在兩平行金屬板M、N間垂直于磁場(chǎng)方向噴入一束速度大小為v0的等離子體，PQ仍靜止在導(dǎo)軌上，已知導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，它與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．通過導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)镻→QB．導(dǎo)體棒受到的安培力大小為SKIPIF1<0C．金屬導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小為SKIPIF1<0D．導(dǎo)體棒受到金屬導(dǎo)軌的摩擦力大小為SKIPIF1<0【答案】CD【詳解】A．由左手定則知M板聚集負(fù)電荷，N板聚集正電荷，即M板為磁流體發(fā)電機(jī)的負(fù)極，N板為正極，通過導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)镼→P，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)洛倫茲力與電場(chǎng)力相等時(shí)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差，即SKIPIF1<0由歐姆定律可得導(dǎo)體棒上的電流為SKIPIF1<0所以導(dǎo)體棒受到的安培力大小為SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；CD．如圖對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析豎直方向上有SKIPIF1<0水平方向上有SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0故C、D正確。故選CD。17．（2023·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè)）2023年1月《力學(xué)學(xué)報(bào)》發(fā)表了標(biāo)題為《爆轟驅(qū)動(dòng)惰性氣體磁流體發(fā)電試驗(yàn)研究》的文章，文中論述了基于爆轟驅(qū)動(dòng)激波管技術(shù)的惰性氣體磁流體發(fā)電的可能性。發(fā)電原理示意圖如圖所示，平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將爆轟驅(qū)動(dòng)獲得的高速等離子體沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，則金屬板A、B間便產(chǎn)生強(qiáng)電壓。已知A、B板間距為d，板間磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，以速率v進(jìn)入磁場(chǎng)的等離子流截面積為S，穩(wěn)定工作時(shí)，進(jìn)、出極板的離子流單位體積內(nèi)正、負(fù)離子的個(gè)數(shù)均為n，正負(fù)離子電荷量均為q，外電路接電阻R形成閉合回路獲得強(qiáng)電流，則（）A．所能形成的持續(xù)穩(wěn)定的電流為SKIPIF1<0 B．磁流體發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定輸出功率為SKIPIF1<0C．極板間電離氣體的電阻率為SKIPIF1<0 D．發(fā)電通道兩端的壓強(qiáng)差SKIPIF1<0【答案】BD【詳解】AB．正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極板偏移，穩(wěn)定時(shí)等離子體所受的洛倫茲力與電場(chǎng)力恰好平衡，則有SKIPIF1<0即A、B兩板間的電壓SKIPIF1<0設(shè)t時(shí)間內(nèi)噴入的正、負(fù)離子到達(dá)下、上兩極板的個(gè)數(shù)均為N，則所能形成持續(xù)穩(wěn)定的電流SKIPIF1<0磁流體發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定輸出功率SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤，B正確；C．設(shè)A、B板的正對(duì)面積為S0，根據(jù)閉合電路歐姆定律有SKIPIF1<0得板間電離氣體的電阻率SKIPIF1<0故C錯(cuò)誤；D．設(shè)發(fā)電機(jī)離子流入口和出口的壓強(qiáng)分別為p1和p2，發(fā)電機(jī)消耗的機(jī)械功率SKIPIF1<0發(fā)電機(jī)的總電功率SKIPIF1<0所以發(fā)電通道兩端的壓強(qiáng)差SKIPIF1<0故D正確。故選BD。18．（2023·山西陽(yáng)泉·統(tǒng)考三模）如圖為利用霍爾元件進(jìn)行微小位移測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置。在兩塊磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，同極相對(duì)放置的磁體狹縫中放入金屬材料制成的霍爾元件，當(dāng)霍爾元件處于中間位置時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，霍爾電壓SKIPIF1<0（霍爾元件上下兩表面的電勢(shì)差）也為0。將