2024高考物理一輪復(fù)習(xí)：洛倫茲力與現(xiàn)代科技（練習(xí)）（學(xué)生版+解析）

第52講洛倫茲力與現(xiàn)代科技

（模擬精練+真題演練）

?最新模擬精練_____________________

1.（2023?北京西城?北師大實驗中學(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

相互垂直的勻強電場（電場強度為E）和勻強磁場（磁感應(yīng)強度為瓦）的重疊區(qū)域，然后通過狹縫斗垂直

進入另一勻強磁場（磁感應(yīng)強度為層），最后打在照相底片上的三個不同位置，粒子的重力可忽略不計，

則下列說法正確的是（）

X￡XX

一

瓦--

XXX

A-

O

照

相

底

片

A.該束粒子帶負電

B.［板帶負電

C.粒子的速度丫滿足關(guān)系式

D.在當(dāng)?shù)膭驈姶艌鲋?，運動半徑越大的粒子，荷質(zhì)比幺越小

m

2.（2023?河南鄭州?統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖甲所示為質(zhì)譜儀工作的原理圖，已知質(zhì)量為相、電荷量為q的粒子,

從容器A下方的小孔飄入電勢差為。的加速電場，其初速度幾乎為0,經(jīng)電場加速后，由小孔S沿著與磁

場垂直的方向，進入磁感應(yīng)強度為2的勻強磁場中。粒子在S點的速度與磁場邊界垂直，最后打在照相底

片上的P點，且SP=x。忽略粒子的重力，通過測量得到x與9的關(guān)系如圖乙所示，已知斜率為:0.5,

勻強磁場的磁感應(yīng)強度8為2xlOTT,乃=3.14,則下列說法中正確的是（）

JJA]

u

~r~~

??'?〉?一?/'

甲乙

A.該粒子帶負電

B.該粒子比荷為9xl（）8c/kg

C.該粒子在磁場中運動的時間約為1.96xl（T5s

D.若電壓U不變，打到。點的粒子比荷大于打到尸點的粒子

3.（2023?重慶沙坪壩?重慶一中?？寄M預(yù)測）實驗中，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點以速度v進入通道時，由于引出通道內(nèi)的

磁場強度發(fā)生改變，離子運動軌跡半徑增大，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。點，D型盒區(qū)域中磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B,引出通道外側(cè)末端Q點到O點距離為L,

。。與OP的夾角為。，離子帶電為q,質(zhì)量為機，貝U（）

A.離子經(jīng)過引出通道后的速度大于v

B.引出通道內(nèi)的磁感應(yīng)強度大于8

C.若離子恰能從引出通道的。點引出，引出通道中的磁感應(yīng)強度4=cos田B

D.若引出通道中磁場為當(dāng)時，該離子能引出加速器，則此時將一帶電量2q,質(zhì)量為2根的離子一定不

能從加速器中引出

4.（2023?福建南平?統(tǒng)考模擬預(yù)測）回旋加速器工作原理如圖所示，置于真空中的兩個半圓形金屬盒半徑

為R,兩盒間留有一狹縫接有頻率為了的高頻交流電，加速電壓為U,磁感應(yīng)強度為3的勻強磁場與盒面垂

直。若A處粒子源產(chǎn)生的笊核「H）在狹縫中被加速，不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響，不計粒子在電場中

的加速時間。則（）

A.笊核離開回旋加速器時的最大速率隨加速電壓。增大而增大

B.笈核被加速后的最大速度可能超過2兀對

C.笊核第w次和第n-l次經(jīng)過兩金屬盒間狹縫后的軌道半徑之比為

D.不改變磁感應(yīng)強度B和交流電頻率力該回旋加速器也能加速a粒子

5.（2023?北京東城?北京市廣渠門中學(xué)校考三模）如圖所示，速度選擇器的兩平行導(dǎo)體板之間有方向互相

垂直的勻強電場和勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。一電荷量為+q的粒子以速度v從S點進入速度選擇

器后，恰能沿圖中虛線通過。不計粒子重力，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點進入后將向下偏轉(zhuǎn)

B.電荷量為+24的粒子以速度v從S點進入后將做類平拋運動

C.電荷量為+q的粒子以大于v的速度從S點進入后動能將逐漸減小

D.電荷量為-q的粒子以大于v的速度從S點進入后動能將逐漸增大

6.（2023?江蘇?模擬預(yù)測）目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，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v=1000m/s進入矩形發(fā)電通道，發(fā)電通道有垂直于噴射方向的勻強磁場（圖

乙中垂直紙面向里），磁感應(yīng)強度大小為=5T,等離子體在發(fā)電通道內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時兩金屬薄板上就會

聚集電荷，形成電勢差。已知發(fā)電通道從左向右看長L=50cm,寬/z=20cm,高d=20cm,等離子體的電

阻率0=4。皿，電子的電荷量e=L6xl（）T9c。不計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)電機的電動勢為2500V

B.若電流表示數(shù)為16A,則1s內(nèi)打在下極板的電子有IO1。個

C.當(dāng)外接電阻為12。時，電流表的示數(shù)為5A

D.當(dāng)外接電阻為8。時，發(fā)電機輸出功率最大

7.（2023?北京東城?統(tǒng)考一模）工業(yè)上常用電磁流量計來測量高黏度及強腐蝕性流體的流量Q（單位時間

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)強度大小為B

的勻強磁場，當(dāng)導(dǎo)電液體流過此磁場區(qū)域時，測出管壁上下M、N兩點間的電勢差U,就可計算出管中液體

的流量。為了測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電磁流量計，如圖

乙所示，已知排污管和電磁流量計處的管道直徑分別為20cm和iocm。當(dāng)流經(jīng)電磁流量計的液體速度為10

m/s時，其流量約為280m3/h,若某段時間內(nèi)通過電磁流量計的流量為70m3/h,則在這段時間內(nèi)（）

排污管電磁流量計

甲乙

A.M點的電勢一定低于N點的電勢

B.通過排污管的污水流量約為140m3/h

C.排污管內(nèi)污水的速度約為2.5m/s

D.電勢差U與磁感應(yīng)強度B之比約為0.25m?/s

8.（2023?天津紅橋?統(tǒng)考二模）為監(jiān)測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)測裝置，該裝置的核心部分是一個用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為b和，，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)強度為8向下的勻強磁場，在空腔前、后兩個側(cè)面上

各有長為”的相互平行且正對的電極/和N,'和N與內(nèi)阻為R的電流表相連。污水從左向右流經(jīng)該裝置

時，電流表將顯示出污水排放情況。下列說法中正確的是（）

A.拉板比N板電勢高

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，對電流表的示數(shù)無影響

D.若只增大所加磁場的磁感強度，則電流表的示數(shù)也增大

9.（2023秋?山東淄博?高三?？奸_學(xué)考試）電磁流量計是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量

測量儀表。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，外加磁感應(yīng)強度為8的水平勻強磁

場垂直于管軸，在豎直徑向。、b處裝有兩個電極，用來測量含有大量正，負離子的液體通過磁場時所產(chǎn)生

的電勢差大小U。液體的流量?？杀硎緸?。=；工，其中1為管道直徑，4為修正系數(shù)，用來修正導(dǎo)出公

kBa

式時未計及的因素（如流量計管道內(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.液體中單位時間內(nèi)流過某一橫截面的電荷量

10.（2023?北京通州?潞河中學(xué)?？既＃┐琶粼谠絹碓蕉嗟碾娮赢a(chǎn)品中被使用，市場上看到的帶皮套

的智能手機就是使用磁性物質(zhì)和霍爾元件等起到開關(guān)控制的，當(dāng)打開皮套，磁體遠離霍爾元件，手機屏幕

亮；當(dāng)合上皮套，磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，手機進入省電模式。如圖所示，一塊寬度為d、長為/、

厚度為。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e的自由電子，通入水平向右大小為/的電

流時，當(dāng)手機套合上時元件處于垂直于上表面、方向向上且磁感應(yīng)強度大小為5的勻強磁場中，于是元件

的前、后表面產(chǎn)生穩(wěn)定電勢差U;以此來控制屏幕熄滅，則下列說法正確的是（）

A.前表面的電勢比后表面的電勢高

B.自由電子所受洛倫茲力的大小為與

C.用這種霍爾元件探測某空間的磁場時，霍爾元件的擺放方向?qū)"無影響

DT

D.若該元件單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)為"，則發(fā)生霍爾效應(yīng)時，元件前后表面的電勢差為U.

nen

11.（2023?浙江寧波??？既＃├没魻杺鞲衅骺蓽y量自行車的運動速率，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

會輸出一個脈沖電壓。當(dāng)磁鐵靠霍爾元件最近時，通過元件的磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為8,在導(dǎo)

體前后表面間出現(xiàn)電勢差U。已知霍爾元件沿磁場方向的厚度為d,載流子的電荷量為-q,電流/向左。

下列說法正確的是（）

連接到速度計

霍爾傳感”亍車前叉

磁鐵

A.前表面的電勢高于后表面的電勢

B.若車速越大，則霍爾電勢差U越大

C.元件內(nèi)單位體積中的載流子數(shù)為懸

Uqd

D.若單位時間內(nèi)霍爾元件檢測到根個脈沖，則自行車行駛的速度大小迎

m

12.（2023?福建寧德?校考三模）如圖所示為一種質(zhì)譜儀的簡化結(jié)構(gòu)，粒子源釋放出初速度可忽略不計的帶

電粒子Pi和P2,粒子經(jīng)加速電壓為的直線加速器加速后由通道入口的中心縫垂直于邊界進入磁場區(qū)。

該通道的上下表面是內(nèi)半徑為氏外半徑為3R的半圓環(huán)。該通道置于豎直向上的勻強磁場8中，正對著通

道出口處放置一塊照相底片，能記錄粒子從出口射出時的位置。已知帶電粒子Pi的電荷量為q,質(zhì)量為加,

粒子P2的電荷量為%,質(zhì)量為3加，粒子Pi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Pi和P2所擊中位置間的距離為（#-2）尺

B.照相底片上Pi和P2所擊中位置間的距離為2（布-2）R

C.若加速電壓在至之間波動，則粒子P1和P2在底片上剛好沒有重疊區(qū)域

D.若加速電壓在至之間波動，則粒子R和P2在底片上剛好沒有重疊區(qū)域

13.（2023?黑龍江哈爾濱?哈爾濱三中?？寄M預(yù)測）2022年12月28日我國中核集團全面完成了230MeV

超導(dǎo)回旋加速器自主研制的任務(wù)，標(biāo)志著我國已全面掌握小型化超導(dǎo)回旋加速器的核心技術(shù)，進入國際先

進行列。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)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，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)量為電荷量為g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間，忽

略相對論效應(yīng)和重力的影響，下列說法正確的是（）

圖甲圖乙

A.保持3、R、U及交流電頻率均不變，該裝置也可用于加速笊核和氤核

B.若增大加速電壓U,質(zhì)子從D型盒出口射出的動能增大

C.質(zhì)子從D型盒出口射出時，加速次數(shù)〃=返弦

2Um

D.質(zhì)子第n次加速后和第九+1次加速后的運動半徑之比為g:而1

14.（2023?全國?二模）速度選擇器可以使一定速度的粒子沿直線運動，如圖甲所示?；魻栐墓ぷ髟?/p>

與速度選擇器類似，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（)

甲乙

A.圖甲中，電子以速度大小v=（■從。端射入，可沿直線運動從尸點射出

B.圖甲中，電子以速度大小從尸端射入，電子向下偏轉(zhuǎn)，軌跡為拋物線

D

C.圖乙中，僅增大電流/,其他條件不變，之間的霍爾電壓將增大

D.圖乙中，穩(wěn)定時霍爾元件M側(cè)的電勢低于N側(cè)的電勢

15.（2023?湖南?統(tǒng)考模擬預(yù)測）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。點，出現(xiàn)一個光斑。在垂直紙面向里的方向上加一寬度為d、磁感應(yīng)強

度為B的勻強磁場后，粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為『的圓弧運動，最后打在距磁場右側(cè)距離為L的熒光屏上

的P點。現(xiàn)在磁場區(qū)域再加一豎直方向、電場強度大小為E的勻強電場，光斑從P點又回到。點，不計粒

子重力，則（）

粒子源XXXX'P

IO

XXXX

dZ

A.粒子帶正電

D

B.粒子的初速度大小為方

E

C.粒子的比荷為西

D.。尸兩點之間的距離為幺乙

r

16.（2023?河北滄州?河北省吳橋中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖所示的磁流體發(fā)電機由彼此正對的兩水平且彼此

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磁場，磁感應(yīng)強度大小為兩金屬板與兩平

行且水平放置的金屬導(dǎo)軌相連，金屬板加、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)強度為明的勻強磁場，磁場的方向與豎直方向成0角，在兩平行金屬導(dǎo)軌上放有一長為d的直導(dǎo)體棒PQ,

直導(dǎo)體棒尸。與兩平行金屬導(dǎo)軌垂直，其電阻為R,其余電阻不計。在兩平行金屬板M、N間垂直于磁場方

向噴入一束速度大小為V。的等離子體，尸。仍靜止在導(dǎo)軌上，已知導(dǎo)體棒的質(zhì)量為7%,它與金屬導(dǎo)軌間的動

摩擦因數(shù)為〃，重力加速度為g,下列說法正確的是（）

夕

上：：

A.通過導(dǎo)體棒的電流方向為P—Q

B.導(dǎo)體棒受到的安培力大小為B'B2d飛sin"

R

C.金屬導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小為mg-4與"Jsin9

D.導(dǎo)體棒受到金屬導(dǎo)軌的摩擦力大小為cos。

R

17.（2023?全國?模擬預(yù)測）2023年1月《力學(xué)學(xué)報》發(fā)表了標(biāo)題為《爆轟驅(qū)動惰性氣體磁流體發(fā)電試驗研

究》的文章，文中論述了基于爆轟驅(qū)動激波管技術(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之間有一個很強的磁場，將爆轟驅(qū)動獲得的高速等離子體沿垂直于磁場的方向射入

磁場，則金屬板A、B間便產(chǎn)生強電壓。已知A、B板間距為d,板間磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為

B,以速率v進入磁場的等離子流截面積為S,穩(wěn)定工作時，進、出極板的離子流單位體積內(nèi)正、負離子的

個數(shù)均為小正負離子電荷量均為分外電路接電阻R形成閉合回路獲得強電流，則（）

等離子體

A.所能形成的持續(xù)穩(wěn)定的電流為2叩SvB.磁流體發(fā)電機的穩(wěn)定輸出功率為2V

C.極板間電離氣體的電阻率為二一與D.發(fā)電通道兩端的壓強差"=

nqa

18.（2023?山西陽泉?統(tǒng)考三模）如圖為利用霍爾元件進行微小位移測量的實驗裝置。在兩塊磁感應(yīng)強度相

同，同極相對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磁感應(yīng)強度為0,

霍爾電壓UH（霍爾元件上下兩表面的電勢差）也為0。將該點作為坐標(biāo)原點建立空間坐標(biāo)系，當(dāng)霍爾元件

沿X軸移動時，即有霍爾電壓UH輸出?；魻栐须娏鞣较蚴冀K為Z軸負方向且大小不變，下列說法正確

的是（）

A.霍爾元件處于無軸負半軸時，下表面的電勢高于上表面的電勢

B.霍爾元件從。點沿X軸正方向移動的過程中，霍爾電壓的大小UH逐漸增大

C.在某一位置時，若增大霍爾元件沿?zé)o軸方向的厚度，則霍爾電壓的大小4將減小

D.在某一位置時，若增大霍爾元件沿y軸方向的厚度，則霍爾電壓的大小UH將不變

■真題實戰(zhàn)演練

19.（2023?浙江?高考真題）某興趣小組設(shè)計的測量大電流的裝置如圖所示，通有電流/的螺繞環(huán)在霍爾元

件處產(chǎn)生的磁場8=勺/,通有待測電流/'的直導(dǎo)線仍垂直穿過螺繞環(huán)中心，在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場

B'=kJ。調(diào)節(jié)電阻R,當(dāng)電流表示數(shù)為/。時，元件輸出霍爾電壓以,為零，則待測電流/'的方向和大小分

別為（）

k2kx

A.alb,hA）B.alb,丁/（）

%

k2履

C.bfa,hA）D.bia,h/（）

%k2

第52講洛倫茲力與現(xiàn)代科技

（模擬精練+真題演練）

?最新模擬精練

1.（2023?北京西城?北師大實驗中學(xué)校考三模）如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖，一束粒子以速度v沿直線穿過

相互垂直的勻強電場（電場強度為E）和勻強磁場（磁感應(yīng)強度為耳）的重疊區(qū)域，然后通過狹縫斗垂直

進入另一勻強磁場（磁感應(yīng)強度為層），最后打在照相底片上的三個不同位置，粒子的重力可忽略不計，

則下列說法正確的是（）

A.該束粒子帶負電

B.［板帶負電

C.粒子的速度v滿足關(guān)系式v=§

E

D.在鳥的勻強磁場中，運動半徑越大的粒子，荷質(zhì)比2越小

m

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)粒子在右側(cè)磁場中的運動，利用左手定則，可判斷出該束粒子帶正電，故A錯誤；

B.根據(jù)粒子在左側(cè)運動可知，洛倫茲力方向向上，則電場力方向向下\Pi板帶正電，故B錯誤；

E

C.由粒子做直線運動，根據(jù)受力平衡可得解得粒子的速度為v=w故C錯誤；

2qvE

D.在磁感應(yīng)強度為&的磁場中，由洛倫茲力提供向心力得打為二機v三可得'=菽-=而5-運動半徑越

大的粒子，荷質(zhì)比包越小，故D正確。故選D。

m

2.（2023?河南鄭州?統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖甲所示為質(zhì)譜儀工作的原理圖，已知質(zhì)量為機、電荷量為q的粒子,

從容器A下方的小孔飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0,經(jīng)電場加速后，由小孔S沿著與磁

場垂直的方向，進入磁感應(yīng)強度為2的勻強磁場中。粒子在S點的速度與磁場邊界垂直，最后打在照相底

片上的P點，且=忽略粒子的重力，通過測量得到x與的關(guān)系如圖乙所示，已知斜率為京=0.5,

勻強磁場的磁感應(yīng)強度2為2X10TT,萬=3.14,則下列說法中正確的是（）

JJA]

u_

甲

A.該粒子帶負電

B.該粒子比荷為9xl（）8c/kg

C.該粒子在磁場中運動的時間約為1.96x10-5$

D.若電壓U不變，打到Q點的粒子比荷大于打到尸點的粒子

【答案】C

【詳解】A.粒子進入磁場后向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，該粒子帶正電，故A錯誤；

B.粒子經(jīng)過加速電場過程，根據(jù)動能定理可得解得yg邁粒子在磁場中由洛倫茲力提供向

2Vm

2

V—TZHmv）J爹則有*=2r=鷹.后可知X一歷圖像的斜率k=J為=0.5

心力可得"5=m—可得廠二——

rqB

可得粒子的比荷為會和貴C/kg=8xl/C/kg故B錯誤;

Ij2兀m314

C.該粒子在磁場中運動的時間為"5T=「"=8X108X2X10TS"96X1。飛故C正確;

18m

D.根據(jù)尤=2廠?后若電壓U不變，可知打到。點的粒子比荷小于打到尸點的粒子比荷，故D錯誤。

故選Co

3.（2023?重慶沙坪壩?重慶一中校考模擬預(yù)測）實驗中，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：離子從尸點以速度v進入通道時，由于引出通道內(nèi)的

磁場強度發(fā)生改變，離子運動軌跡半徑增大，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。點，D型盒區(qū)域中磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為8,引出通道外側(cè)末端。點到。點距離為L

。。與。尸的夾角為仇離子帶電為外質(zhì)量為加，則（）

OR

A.離子經(jīng)過引出通道后的速度大于v

B.引出通道內(nèi)的磁感應(yīng)強度大于8

C.若離子恰能從引出通道的。點引出，引出通道中的磁感應(yīng)強度4=「電cos。）B

D.若引出通道中磁場為B2時，該離子能引出加速器，則此時將一帶電量2q,質(zhì)量為2根的離子一定不

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錯誤；

B.根據(jù)洛倫茲力提供向心力得解得尺=卷設(shè)離子在引出通道內(nèi)的軌道半徑為『，同理可得

r=一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)強度小于D型盒內(nèi)磁

qB

感應(yīng)強度2,故B錯誤；

C.若離子恰能從引出通道的。點引出，設(shè)圓弧半徑為，，軌跡如圖所示

則有。'。=7，OQ=L,根據(jù)幾何關(guān)系得r2=Z?+（r—R）2+2L（r-R）cos。

R2+產(chǎn)_DRIroQ0v2mv

解得一；3江;由洛倫茲力提供向心力可得.二葉解得一麗聯(lián)立可得

2(R2-RLCOS0)

用=把D

(￡2+7?2-2L7?COS6>)故C正確；

qr

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)量無關(guān)，若引出通道中磁場為不時，該離子

能引出加速器，則此時將一帶電量%,質(zhì)量為的離子也一定能從加速器中引出，故D錯誤。

故選Co

4.（2023?福建南平?統(tǒng)考模擬預(yù)測）回旋加速器工作原理如圖所示，置于真空中的兩個半圓形金屬盒半徑

為R,兩盒間留有一狹縫接有頻率為了的高頻交流電，加速電壓為U,磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場與盒面垂

直。若A處粒子源產(chǎn)生的笊核（；H）在狹縫中被加速，不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響，不計粒子在電場中

的加速時間。則（)

粒子

出口處

A.笊核離開回旋加速器時的最大速率隨加速電壓。增大而增大

B.笊核被加速后的最大速度可能超過2兀對

C.笊核第n次和第n-1次經(jīng)過兩金屬盒間狹縫后的軌道半徑之比為n：（n-l）

D.不改變磁感應(yīng)強度B和交流電頻率力該回旋加速器也能加速。粒子

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)“田=機!可得」=簪可知笊核離開回旋加速器時的最大速率與加速電壓U無關(guān)’故A

錯誤；

B.笊核被加速后的最大速度時的半徑為R,則丫=竿=2萬以故笊核被加速后的最大速度不可能超過2呦,

故B錯誤；

C.笊核第"次和第n-1次經(jīng)過兩金屬盒間狹縫后的分別有陽。=}"寸；=

解得v?=、但巫；v?,=卜T）qU又qvB=相上則r=W則笊核第n次和第n-1次經(jīng)過兩金屬盒間狹縫

VmVmrqb

后的軌道半徑之比為工=故c錯誤；

*V.—1

D.回旋加速器的周期為7=篝由于笊核（：H）和夕粒子（：He）的比荷相等，所以不改變磁感應(yīng)強度B和

交流電頻率力該回旋加速器也能加速。粒子，故D正確。故選D。

5.（2023?北京東城?北京市廣渠門中學(xué)校考三模）如圖所示，速度選擇器的兩平行導(dǎo)體板之間有方向互相

垂直的勻強電場和勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。一電荷量為“的粒子以速度v從S點進入速度選擇

器后，恰能沿圖中虛線通過。不計粒子重力，下列說法可能正確的是（）

XvxXX5X

-------------

XXXXX

A.電荷量為-q的粒子以速度v從S點進入后將向下偏轉(zhuǎn)

B.電荷量為+2“的粒子以速度v從S點進入后將做類平拋運動

C.電荷量為“的粒子以大于v的速度從S點進入后動能將逐漸減小

D.電荷量為-q的粒子以大于v的速度從S點進入后動能將逐漸增大

【答案】C

【詳解】A.電荷量為的粒子以速度v進入后受力平衡，即有"8=4E由左手定則可知，洛倫茲力豎直

向上，電場力豎直向下，即電場強度的方向豎直向下，且有E=田當(dāng)電荷量為-q的粒子以速度v從S點進

入后，由左手定則可知，粒子所受的洛倫茲力豎直向下，電場力豎直向上，且有"E=/8則粒子受力平衡，

將沿著圖中虛線通過，故A錯誤；

B.電荷量為+2q的粒子以速度v從S點進入后，向下的電場力為4=2〃￡向上的洛倫茲力為乃=2*3

由于￡=4，所以粒子受力平衡，將沿著圖中虛線通過，故B錯誤；

C.電荷量為十?的粒子以大于v的速度從S點進入后，向下的電場力為瑪=4石向上的洛倫茲力為且

由于E=4,所以工＞鳥，即粒子剛從S點進入后所受合力豎直向上，粒子的運動軌跡將向上彎曲，此過

程中電場力對粒子做負功，粒子的動能將逐漸減小，故C正確；

D.電荷量為-q的粒子以大于v的速度從S點進入后，向上的電場力為月="E向下的洛倫茲力為耳

由于￡=",所以用，即粒子剛從S點進入后所受合力豎直向下，粒子的運動軌跡將向下彎曲，此過

程中電場力對粒子做負功，粒子的動能將逐漸減小，故D錯誤。故選C。

6.（2023?江蘇?模擬預(yù)測）目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，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v=1000m/s進入矩形發(fā)電通道，發(fā)電通道有垂直于噴射方向的勻強磁場（圖

乙中垂直紙面向里），磁感應(yīng)強度大小綜=5T,等離子體在發(fā)電通道內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時兩金屬薄板上就會

聚集電荷，形成電勢差。已知發(fā)電通道從左向右看長L=50cm,寬〃=20cm,高d=20cm,等離子體的電

阻率2=4am,電子的電荷量e=L6xl（）T9c。不計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)電機的電動勢為2500V

B.若電流表示數(shù)為16A,則1s內(nèi)打在下極板的電子有IO1。個

C.當(dāng)外接電阻為12。時，電流表的示數(shù)為5A

D.當(dāng)外接電阻為8。時，發(fā)電機輸出功率最大

【答案】D

F

【詳解】A.由等離子體所受的電場力和洛倫茲力平衡得/&則得發(fā)電機的電動勢為E=BMv=1000V

a

故A錯誤；

B.由電流的定義可知/=三，代入數(shù)據(jù)解得"=102。個故B錯誤；

Nt

dp

C.發(fā)電機的內(nèi)阻為r=8。由閉合電路歐姆定律/=，一=50A故C錯誤；

D.當(dāng)電路中內(nèi)、外電阻相等時發(fā)電機的輸出功率最大，此時外電阻為R=r=8Q故D正確。故選D。

7.（2023?北京東城?統(tǒng)考一模）工業(yè)上常用電磁流量計來測量高黏度及強腐蝕性流體的流量。（單位時間

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)強度大小為B

的勻強磁場，當(dāng)導(dǎo)電液體流過此磁場區(qū)域時，測出管壁上下加、N兩點間的電勢差U,就可計算出管中液體

的流量。為了測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電磁流量計，如圖

乙所示，已知排污管和電磁流量計處的管道直徑分別為20cm和10cm。當(dāng)流經(jīng)電磁流量計的液體速度為10

m/s時，其流量約為280m3/h,若某段時間內(nèi)通過電磁流量計的流量為7。!!？/h,則在這段時間內(nèi)（）

排污管電磁流量計

甲乙

A.”點的電勢一定低于N點的電勢

B.通過排污管的污水流量約為140m3/h

C.排污管內(nèi)污水的速度約為2.5m/s

D.電勢差。與磁感應(yīng)強度B之比約為0.25n?/s

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)左手定則可知，正電荷進入磁場區(qū)域時會向上偏轉(zhuǎn)，負電荷向下偏轉(zhuǎn)，所以M點的電勢

一定高于N點的電勢，故A錯誤；

BC.某段時間內(nèi)通過電磁流量計的流量為70m3/h,通過排污管的污水流量也是70m3/h,由。=乃產(chǎn)丫知此

段時間內(nèi)流經(jīng)電磁流量計的液體速度為2.5m/s,流量計半徑為『5cm=0.05m,排污管的半徑R=10cm=0.1m,

流經(jīng)電磁流量計的液體速度為切=2.5m/s,則70m3/h=萬產(chǎn)匕="我2%可得排污管內(nèi)污水的速度約為

25

v2=—m/s=0.625m/s故BC錯誤；

D.流量計內(nèi)污水的速度約為v/=2.5m/s,當(dāng)粒子在電磁流量計中受力平衡時，有=可知

〃■=匕4=0.25m2/s故D正確。故選D。

B

8.（2023?天津紅橋?統(tǒng)考二模）為監(jiān)測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)測裝置，該裝置的核心部分是一個用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為人和左、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)強度為2向下的勻強磁場，在空腔前、后兩個側(cè)面上

各有長為。的相互平行且正對的電極/和N,"和N與內(nèi)阻為R的電流表相連。污水從左向右流經(jīng)該裝置

時，電流表將顯示出污水排放情況。下列說法中正確的是（）

A.M板比N板電勢高

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，對電流表的示數(shù)無影響

D.若只增大所加磁場的磁感強度，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，負離子往M板偏，最終M板帶負電，N板帶正電，M板電

勢比N板電勢低，故A錯誤；

BCD.最終正負離子在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，可得污水的流量。=仍。

則MN兩端間的電勢差為U=儂污水流量越大，電勢差越大，電流表示數(shù)越大；增加磁感應(yīng)強度，電勢差

C

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，回路中的電流越大，故BC錯誤，D正確。故選D。

9.（2023秋?山東淄博?高三?？奸_學(xué)考試）電磁流量計是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量

測量儀表。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，外加磁感應(yīng)強度為8的水平勻強磁

場垂直于管軸，在豎直徑向。、6處裝有兩個電極，用來測量含有大量正，負離子的液體通過磁場時所產(chǎn)生

的電勢差大小a液體的流量?？杀硎緸槠渲?為管道直徑，上為修正系數(shù)，用來修正導(dǎo)出公

kBa

式時未計及的因素（如流量計管道內(nèi)的流速并不均勻等）的影響。那么A應(yīng)該為（）

管道的橫截面積

C.液體的流速D.液體中單位時間內(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，負離子的液體從入口進入管道，根據(jù)左手定則可知，帶正電的離子向上

偏轉(zhuǎn)，帶負電的離子向下偏轉(zhuǎn)，當(dāng)顯示器的示數(shù)穩(wěn)定時，則在管道內(nèi)形成向下的勻強電場，則有4訪=4石

而￡==流量Q=Sv聯(lián)立解得。=段所以式中的A應(yīng)該為管道的橫截面積S。故選B。

aBakBa

10.（2023?北京通州?潞河中學(xué)?？既＃┐琶粼谠絹碓蕉嗟碾娮赢a(chǎn)品中被使用，市場上看到的帶皮套

的智能手機就是使用磁性物質(zhì)和霍爾元件等起到開關(guān)控制的，當(dāng)打開皮套，磁體遠離霍爾元件，手機屏幕

亮；當(dāng)合上皮套，磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，手機進入省電模式。如圖所示，一塊寬度為"、長為/、

厚度為。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e的自由電子，通入水平向右大小為/的電

流時，當(dāng)手機套合上時元件處于垂直于上表面、方向向上且磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，于是元件

的前、后表面產(chǎn)生穩(wěn)定電勢差U;以此來控制屏幕熄滅，則下列說法正確的是（）

A.前表面的電勢比后表面的電勢高

B.自由電子所受洛倫茲力的大小為苧

C.用這種霍爾元件探測某空間的磁場時，霍爾元件的擺放方向?qū)"無影響

DT

D.若該元件單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)為"，則發(fā)生霍爾效應(yīng)時，元件前后表面的電勢差為。舊

nen

【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/的電流時，電子向左運動,

由左手定律可得電子受洛倫茲力的作用往前表面偏轉(zhuǎn)，故前表面的電勢比后表面的電勢低，故A錯誤；

BC.元件的前、后表面產(chǎn)生穩(wěn)定電勢差時，電子受到的洛倫茲力與電場力平衡ev"="e整理得/=約〃

a

約為垂直于上表面的磁感應(yīng)強度的大小，故霍爾元件的擺放方向?qū)τ杏绊懀蔅C錯誤;

D.元件單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)為幾，根據(jù)電流的微觀表達式/==整理得v=——

nena

TJDT

電子受到的洛倫茲力與電場力平衡ev3=ge聯(lián)立得元件前后表面的電勢差為乙==，D正確。故選D。

anen

11.（2023?浙江寧波??？既＃├没魻杺鞲衅骺蓽y量自行車的運動速率，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

會輸出一個脈沖電壓。當(dāng)磁鐵靠霍爾元件最近時，通過元件的磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為3,在導(dǎo)

體前后表面間出現(xiàn)電勢差u。已知霍爾元件沿磁場方向的厚度為乩載流子的電荷量為-q,電流/向左。

下列說法正確的是（）

連接到速度計

霍爾傳感，亍車前叉

磁鐵

A.前表面的電勢高于后表面的電勢

B.若車速越大，則霍爾電勢差U越大

C.元件內(nèi)單位體積中的載流子數(shù)為上

Uqd

D.若單位時間內(nèi)霍爾元件檢測到根個脈沖，則自行車行駛的速度大小組

m

【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，所以載流子會在前表面聚集，載流子帶

負電，所以霍爾元件的前表面電勢低于后表面電勢，故A錯誤；

B.設(shè)霍爾元件的寬為6,穩(wěn)定后電荷所受電場方和洛倫茲力平衡，即"3=4鄉(xiāng)解得。=8加設(shè)單位體積內(nèi)

b

自由移動的載流子數(shù)為n,由電流微觀表達式1=的Sv整理得U=々由于電流強度/和磁感強度B不變，

nqa

因此霍爾電勢差U與車速大小無關(guān)，故B錯誤；

C.由B可知，單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為"=77。故C正確；

uqd

D.若單位時間內(nèi)霍爾元件檢測到根個脈沖，周期為7=—1角速度為。=9=2萬川自行車行駛的速度大小

m1

v=w=?故D錯誤。故選C。

12.（2023?福建寧德??？既＃┤鐖D所示為一種質(zhì)譜儀的簡化結(jié)構(gòu)，粒子源釋放出初速度可忽略不計的帶

電粒子Pi和P2,粒子經(jīng)加速電壓為的直線加速器加速后由通道入口的中心縫垂直于邊界進入磁場區(qū)。

該通道的上下表面是內(nèi)半徑為火、外半徑為3R的半圓環(huán)。該通道置于豎直向上的勻強磁場5中，正對著通

道出口處放置一塊照相底片，能記錄粒子從出口射出時的位置。已知帶電粒子P1的電荷量為外質(zhì)量為處

粒子P2的電荷量為%,質(zhì)量為3機，粒子Pi恰好能擊中照相底片的正中間位置，下列說法正確的是（）

B

磁場區(qū),

照相底片

N

粒子源

直線加速器

A.照相底片上Pl和P2所擊中位置間的距離為（"-2）R

B.照相底片上Pl和P2所擊中位置間的距離為2（?-2）R

C.若加速電壓在與1至之間波動，則粒子Pl和P2在底片上剛好沒有重疊區(qū)域

D.若加速電壓在至+之間波動，則粒子P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匕、匕，根據(jù)動能定理有4?！?}^

2必。=93?。桓鶕?jù)牛頓第二定律有/田=?X,2q匕3=3機xK聯(lián)立解得4=2R,乃=而?則照相底片上

2rxr2

Pi和P2所擊中位置間的距離Ax=2