第52講洛倫茲力與現(xiàn)代科技（練習(xí)）（原卷版）

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）的重疊區(qū)域，然后通過狹縫垂直進入另一勻強磁場（磁感應(yīng)強度為），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D．在的勻強磁場中，運動半徑越大的粒子，荷質(zhì)比越小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m、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B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k=0.5，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B為，，則下列說法中正確的是（）

A．該粒子帶負電B．該粒子比荷為C．該粒子在磁場中運動的時間約為D．若電壓U不變，打到Q點的粒子比荷大于打到P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O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，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)強度大于BC．若離子恰能從引出通道的Q點引出，引出通道中的磁感應(yīng)強度D．若引出通道中磁場為時，該離子能引出加速器，則此時將一帶電量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f的高頻交流電，加速電壓為U，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直。若A處粒子源產(chǎn)生的氘核在狹縫中被加速，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．氘核離開回旋加速器時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C．氘核第n次和第次經(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f，該回旋加速器也能加速粒子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+2q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，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，寬，高，等離子體的電阻率，電子的電荷量。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C．當外接電阻為12Ω時，電流表的示數(shù)為5AD．當外接電阻為8Ω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20和10。當流經(jīng)電磁流量計的液體速度為10時，其流量約為280，若某段時間內(nèi)通過電磁流量計的流量為70，則在這段時間內(nèi)（

）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140C．排污管內(nèi)污水的速度約為2.5D．電勢差U與磁感應(yīng)強度B之比約為0.258．（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，和與內(nèi)阻為的電流表相連。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．板比板電勢高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B的水平勻強磁場垂直于管軸，在豎直徑向a、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Q可表示為，其中d為管道直徑，k為修正系數(shù)，用來修正導(dǎo)出公式時未計及的因素（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就是使用磁性物質(zhì)和霍爾元件等起到開關(guān)控制的，當打開皮套，磁體遠離霍爾元件，屏幕亮；當合上皮套，磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，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)電粒子是電荷量為的自由電子，通入水平向右大小為的電流時，當套合上時元件處于垂直于上表面、方向向上且磁感應(yīng)強度大小為的勻強磁場中，于是元件的前、后表面產(chǎn)生穩(wěn)定電勢差；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)o影響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B，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，電流I向左。下列說法正確的是（）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D．若單位時間內(nèi)霍爾元件檢測到m個脈沖，則自行車行駛的速度大小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P1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R、外半徑為的半圓環(huán)。該通道置于豎直向上的勻強磁場B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q，質(zhì)量為m，粒子P2的電荷量為，質(zhì)量為，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B．照相底片上P1和P2所擊中位置間的距離為C．若加速電壓在到之間波動，則粒子P1和P2在底片上剛好沒有重疊區(qū)域D．若加速電壓在到之間波動，則粒子P1和P2在底片上剛好沒有重疊區(qū)域13．（2023·黑龍江哈爾濱·哈爾濱三中校考模擬預(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間，忽略相對論效應(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型盒出口射出的動能增大C．質(zhì)子從D型盒出口射出時，加速次數(shù)D．質(zhì)子第n次加速后和第次加速后的運動半徑之比為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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，電子以速度大小從Q端射入，可沿直線運動從P點射出B．圖甲中，電子以速度大小從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、磁感應(yīng)強度為的勻強磁場后，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)距離為的熒光屏上的點?，F(xiàn)在磁場區(qū)域再加一豎直方向、電場強度大小為的勻強電場，光斑從點又回到點，不計粒子重力，則（）A．粒子帶正電B．粒子的初速度大小為C．粒子的比荷為D．兩點之間的距離為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)強度為B2的勻強磁場，磁場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。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)體棒的電流方向為P→QB．導(dǎo)體棒受到的安培力大小為C．金屬導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小為D．導(dǎo)體棒受到金屬導(dǎo)軌的摩擦力大小為17．（2023·全國·模擬預(yù)測）2023年1月《力學(xué)學(xué)報》發(fā)表了標題為《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n，正負離子電荷量均為q，外電路接電阻R形成閉合回路獲得強電流，則（）A．所能形成的持續(xù)穩(wěn)定的電流為 B．磁流體發(fā)電機的穩(wěn)定輸出功率為C．極板間電離氣體的電阻率為 D．發(fā)電通道兩端的壓強差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，當霍爾元件處于中間位置時磁感應(yīng)強度為0，霍爾電壓（霍爾元件上下兩表面的電勢差）也為0。將該點作為坐標原點建立空間坐標系，當霍爾元件沿x軸移動時，即有霍爾電壓輸出?；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