2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計(jì)》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）素養(yǎng)提升20　洛倫茲力與現(xiàn)代科技

素養(yǎng)提升20洛倫茲力與現(xiàn)代科技1.質(zhì)譜儀是測量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器，如圖所示，11H原子核（不計(jì)重力）經(jīng)電場加速后，垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場做圓周運(yùn)動(dòng)，最終打到D點(diǎn)。虛線為該粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，由圖可知（A.下極板S2比上極板S1電勢高B.若改為

12H原子核，則最終打在C.若只增大加速電場電壓，則該粒子最終打在D點(diǎn)右側(cè)D.若只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，則該粒子最終打在D點(diǎn)左側(cè)2.某興趣小組設(shè)計(jì)的測量大電流的裝置如圖所示，通有電流I的螺繞環(huán)在霍爾元件處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝k1I，通有待測電流I'的直導(dǎo)線ab垂直穿過螺繞環(huán)中心，在霍爾元件處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B'＝k2I'。調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)電流表示數(shù)為I0時(shí)，元件輸出霍爾電壓UH為零，則待測電流I'的方向和大小分別為（）A.a→b，k2k1I0 B.a→b，C.b→a，k2k1I0 D.b→a，3.質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖，現(xiàn)利用質(zhì)譜儀對氫元素進(jìn)行測量。讓氫的三種同位素的離子流從容器A下方的小孔S無初速度飄入電勢差為U的加速電場，加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中、氫的三種同位素分別為氕（即為質(zhì)子）、氘（質(zhì)量約為質(zhì)子的2倍，電荷量與質(zhì)子相同）、氚（質(zhì)量約為質(zhì)子的3倍，電荷量與質(zhì)子相同），最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”。則下列判斷正確的是（）A.進(jìn)入磁場時(shí)動(dòng)量從大到小排列的順序是氕、氘、氚B.進(jìn)入磁場時(shí)動(dòng)能從大到小排列的順序是氕、氘、氚C.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間由大到小排列的順序是氕、氘、氚D.a、b、c三條“質(zhì)譜線”依次排列的順序是氚、氘、氕4.（多選）（2024·湖南長沙模擬）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O點(diǎn)，出現(xiàn)一個(gè)光斑。在垂直紙面向里的方向上加一長度為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場后，粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做半徑為r的圓弧運(yùn)動(dòng)，最后打在距磁場右側(cè)距離為L的熒光屏上的P點(diǎn)?，F(xiàn)在磁場區(qū)域再加一豎直方向、電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場，光斑從P點(diǎn)又回到O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BC.粒子的比荷為EB2r D.O、P5.（2024·重慶萬州模擬）近年來利用重離子治療某些腫瘤獲得很好的效果，越來越多的醫(yī)療機(jī)構(gòu)配置相應(yīng)的設(shè)備。重離子治療腫瘤時(shí)通過回旋加速器將碳離子加速到光速的70％～80％后照射腫瘤位置殺死病變細(xì)胞。如圖所示為回旋加速器示意圖，D形盒的半徑為R，D形盒間的交變電壓大小為U，碳離子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速后的速度為0.8c（c為光速），不計(jì)相對論效應(yīng)，則下列說法正確的是（）A.碳離子被加速的次數(shù)為8mc225C.交變電壓的頻率為2πR56.（多選）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。霍爾元件的工作原理與速度選擇器類似，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（）A.圖甲中，電子以速度大小v＝EB從Q端射入，可沿直線運(yùn)動(dòng)從PB.圖甲中，電子以速度大小v＞EB從P端射入，電子向下偏轉(zhuǎn)，C.圖乙中，僅增大電流I，其他條件不變，M、N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)的電勢低于N側(cè)的電勢7.（2024·重慶沙坪壩模擬）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)的磁感應(yīng)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，OQ與OP的夾角為θ，離子帶電荷量為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B1＝2（D.若引出通道中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2時(shí)，該離子能引出加速器，則此時(shí)將一帶電荷量2q，質(zhì)量為2m的離子一定不能從加速器中引出8.（多選）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，將爆轟驅(qū)動(dòng)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(qiáng)電壓。已知A、B板間距為d，板間磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，以速率v進(jìn)入磁場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2nqSv B.磁流體發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定輸出功率為n2q2S2v2RC.極板間電離氣體的電阻率為Bnq－RSd D.發(fā)電通道兩端的壓強(qiáng)差Δp

9.（2024·浙江金華統(tǒng)考）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電通道是一個(gè)長、高、寬分別為a、h、b的長方體空腔。上下兩個(gè)側(cè)面是電阻不計(jì)的電極，電極與固定在水平桌面上間距為L電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相連。發(fā)電通道內(nèi)的勻強(qiáng)磁場方向與a、h組成的平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。電阻率為ρ的等離子體以速率v水平向右通過發(fā)電通道。導(dǎo)軌間勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜右向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B，質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒垂直