專題強(qiáng)化練十九　洛倫茲力與現(xiàn)代科技【公眾號(hào)：屋里學(xué)家】

專題強(qiáng)化練十九洛倫茲力與現(xiàn)代科技A級(jí)基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練對(duì)點(diǎn)練1質(zhì)譜儀1.(多選)(2024·山東青島二中月考)如圖1所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成。若靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻向電場(chǎng)，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁分析器內(nèi)有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿中心線通過(guò)靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點(diǎn)。不計(jì)粒子重力，下列說(shuō)法正確的是()圖1A.極板M比極板N的電勢(shì)高B.加速電場(chǎng)的電壓U＝ERC.PQ＝2Beq\r(qmER)D.若一群粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)題述過(guò)程都落在膠片上的同一點(diǎn)，則該群粒子具有相同的比荷2.(2024·山東濟(jì)南高三期末)利用質(zhì)譜儀可以測(cè)量帶電粒子的比荷，如圖2所示為一種質(zhì)譜儀的原理示意圖。某帶電粒子從容器A下方的小孔飄入加速電場(chǎng)(其初速度可視為零)，之后自O(shè)點(diǎn)垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上的P點(diǎn)，粒子重力不計(jì)。此過(guò)程中，比荷越大的帶電粒子()圖2A.進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度越小B.在加速電場(chǎng)中的加速時(shí)間越長(zhǎng)C.在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)D.在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小對(duì)點(diǎn)練2回旋加速器3.(多選)如圖3甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒。在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連。帶電粒子從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的速率v隨時(shí)間t變化如圖乙所示，已知tn時(shí)刻粒子恰射出回旋加速器，不考慮相對(duì)論效應(yīng)、粒子所受的重力和穿過(guò)狹縫的時(shí)間，下列判斷正確的是()圖3A.t3－t2＝t2－t1＝t1B.v1∶v2∶v3＝1∶2∶3C.粒子在電場(chǎng)中的加速次數(shù)為eq\f(veq\o\al(2,n),veq\o\al(2,1))D.同一D形盒中粒子的相鄰軌跡半徑之差保持不變對(duì)點(diǎn)練3電場(chǎng)與磁場(chǎng)疊加的實(shí)例4.(2021·福建卷，2)一對(duì)平行金屬板中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中電場(chǎng)的方向與金屬板垂直，磁場(chǎng)的方向與金屬板平行且垂直紙面向里，如圖4所示。一質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)以速度v0自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，恰沿中軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列粒子分別自O(shè)點(diǎn)沿中軸線射入，能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)的是(所有粒子均不考慮重力的影響)()圖4A.以速度eq\f(v0,2)射入的正電子(eq\o\al(0,1)e)B.以速度v0射入的電子(eq\o\al(0,－1)e)C.以速度2v0射入的氘核(eq\o\al(2,1)H)D.以速度4v0射入的α粒子(eq\o\al(4,2)He)5.(多選)如圖5所示的流量計(jì)，測(cè)量管由絕緣材料制成，其長(zhǎng)為L(zhǎng)、直徑為D，左右兩端開(kāi)口，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面a、c固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)測(cè)量管時(shí)，顯示儀器顯示a、c兩端電壓為U，污水流量為Q(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)。則()圖5A.a側(cè)電勢(shì)比c側(cè)電勢(shì)高B.污水中離子濃度越高，U的示數(shù)將越大C.若污水從右側(cè)流入測(cè)量管，顯示器顯示為負(fù)值，再將磁場(chǎng)反向則顯示為正值D.污水流量Q與U成正比，與L、D無(wú)關(guān)6.(多選)(2024·內(nèi)蒙古赤峰模擬)“海流發(fā)電機(jī)”的工作原理如圖6所示，用絕緣防腐材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道上、下兩個(gè)表面裝有防腐導(dǎo)電板M、N，板長(zhǎng)為a、寬為b(未標(biāo)出)，兩板間距為d，將管道沿著海水流動(dòng)方向固定于海水中，將航標(biāo)燈L與兩導(dǎo)電板M和N連接，加上垂直于管道前后面向后的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，海水流動(dòng)方向向右，海水流動(dòng)速率為v，已知海水的電阻率為ρ，航標(biāo)燈電阻不變且為R。則下列說(shuō)法正確的是()圖6A.“海流發(fā)電機(jī)”對(duì)航標(biāo)燈L供電的電流方向是M→L→NB.“海流發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是E＝BavC.通過(guò)航標(biāo)燈L電流的大小是eq\f(Bvdab,abR＋ρd)D.“海流發(fā)電機(jī)”發(fā)電的總功率為eq\f(B2d2v2,R)7.(2024·河南新鄉(xiāng)高三聯(lián)考)霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，用以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化。某半導(dǎo)體材料制成的霍爾元件如圖7所示，長(zhǎng)方體元件處于方向垂直于工作面向下的待測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，接通開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電路中電流為定值I，此時(shí)在元件的前后表面間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差(稱為霍爾電壓)，用電壓表測(cè)出前后表面M、N(圖中未標(biāo)出)間電勢(shì)差UH的大小，即可求出該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。UH的大小與I和B滿足UH＝kHIB，kH稱為霍爾元件靈敏度，kH越大，靈敏度越高。已知元件長(zhǎng)為a，寬為b，高為h。下列說(shuō)法正確的是()圖7A.表面M電勢(shì)高，說(shuō)明半導(dǎo)體材料中的載流子(參與導(dǎo)電部分)帶負(fù)電B.霍爾電壓UH越大，說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度越大C.元件的寬度b越大，霍爾元件的靈敏度越高D.元件的高度h越小，霍爾元件的靈敏度越高B級(jí)綜合提升練8.如圖8為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在AC板間，虛線中間不需加電場(chǎng)，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是()圖8A.加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無(wú)關(guān)B.帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次C.帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2等于P2P3D.加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化9.(2021·河北卷，5)如圖9，距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場(chǎng)噴入板間。相距為L(zhǎng)的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為θ，兩導(dǎo)軌分別與P、Q相連。質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，恰好靜止。重力加速度為g，不計(jì)導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力。下列說(shuō)法正確的是()圖9A.導(dǎo)軌處磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向上，v＝eq\f(mgRsinθ,B1B2Ld)B.導(dǎo)軌處磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，v＝eq\f(mgRsinθ,B1B2Ld)C.導(dǎo)軌處磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向上，v＝eq\f(mgRtanθ,B1B2Ld)D.導(dǎo)軌處磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，v＝eq\f(mgRtanθ,B1B2Ld)10.(2024·四川成都模擬)當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng)，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差(也稱霍爾電勢(shì)差)，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)?，F(xiàn)有一金屬導(dǎo)體霍爾元件連在如圖10所示電路中，電源內(nèi)阻不計(jì)，電動(dòng)勢(shì)恒定，霍爾電勢(shì)差穩(wěn)定后，下列說(shuō)法正確的是()圖10A.若元件的厚度增加，a、b兩端電勢(shì)差減小B.a端電勢(shì)低于b端電勢(shì)C.若要測(cè)量赤道附近的地磁場(chǎng)，工作面應(yīng)保持豎直D.霍爾電勢(shì)差的大小只由單位體積內(nèi)電子數(shù)目和電子的熱運(yùn)動(dòng)速率決定C級(jí)培優(yōu)加強(qiáng)練11.(2024·重慶市萬(wàn)州高三統(tǒng)考)如圖11所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)加速電壓為U的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，粒子射出速度選擇器后進(jìn)入靜電分析器，靜電分析器兩端中心位置M和N處各有一個(gè)小孔，通道中心軸線的半徑為R，通道