2025版·微專題小練習(xí)·物理磁場專題68

專題68洛倫茲力與現(xiàn)代科技授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書109頁1．[2024·廣東省佛山市聯(lián)盟聯(lián)考](多選)下圖為磁流體發(fā)電機的示意圖．平行金屬板a、b之間存在勻強磁場，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量等量正、負(fù)離子)垂直于磁場的方向噴入磁場a、b兩板間便會產(chǎn)生電壓．如果把a、b板與用電器R相連接，a、b板就是等效直流電源的兩個電極．若磁場的磁感應(yīng)強度為B，離子入射速度為v，a、b兩板間距為d，兩板間等離子體的等效電阻為r.穩(wěn)定時，下列判斷正確的是()A．圖中a板是電源的正極，b板是電源的負(fù)極B．帶負(fù)電的粒子在兩板間受到的洛倫茲力方向向下C．只減小等離子體的入射速度v，電源的電動勢減小D．用電器中電流為I＝eq\f(Bdv,R＋r)答案：CD解析：根據(jù)左手定則，正電荷受到的洛倫茲力方向向下，負(fù)電荷受到的洛倫茲力向上，因此圖中a板是電源的負(fù)極，b板是電源的正極，A、B錯誤；根據(jù)平衡條件，有qvB＝qeq\f(E,d)，解得電源的電動勢E＝Bdv，所以只減小等離子體的入射速度v，電源的電動勢也減小，C正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律，用電器中電流為I＝eq\f(Bdv,R＋r)，D正確．2．用如圖所示裝置可測定帶電粒子的比荷，裝置上方速度選擇器中勻強電場的方向水平向右，速度選擇器和分離器中勻強磁場的方向垂直紙面向外．在S處有粒子源，將大量粒子沿速度選擇器中線方向射入，部分粒子沿選擇器中線運動后通過小孔進(jìn)入分離器，再偏轉(zhuǎn)后打到P1、P2、P3點，若粒子重力均可忽略，不計粒子間的相互作用．則以下說法正確的是()A．打在P3點的粒子比荷最大B．粒子在分離器中運動的時間相同C．沿速度選擇器中線運動并進(jìn)入分離器的粒子其速率均相同D．若測定帶負(fù)電粒子的比荷，則需要將速度選擇器中的電場反向而磁場方向保持不變答案：C解析：離子通過速度選擇器時，做勻速直線運動，速度選擇器中的磁感應(yīng)強度設(shè)為B1，則有qvB1＝qE，解得v＝eq\f(E,B1)，沿速度選擇器中線運動并進(jìn)入分離器的粒子其速率均相同，C正確；粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得qvB2＝meq\f(v2,r)，聯(lián)立可得eq\f(q,m)＝eq\f(E,B1B2r)，粒子打在板上距離小孔的距離為2r，打在P3點的粒子距離最遠(yuǎn)，偏轉(zhuǎn)半徑最大，比荷最小，A錯誤；粒子在分離器中軌跡圓的周期為T＝eq\f(2πr,v)，則粒子在分離器中運動的時間t＝eq\f(1,2)T＝eq\f(πm,qB2)，三粒子的比荷不同，故在磁場中運動的時間不同，B錯誤；若測定帶負(fù)電粒子的比荷，則速度選擇器中的電場力將反向，受到的洛倫茲力也反向，則可以選擇特定速度的粒子穿過速度選擇器，故不需要改變電場、磁場的方向，D錯誤．3．筆記本電腦機身和顯示屏分別裝有霍爾元件和磁體，實現(xiàn)開屏變亮，合屏熄滅．圖乙為一塊利用自由電子導(dǎo)電，長、寬、高分別為a、b、c的霍爾元件，電流方向向右．當(dāng)合上顯示屏?xí)r，水平放置的元件處于豎直向下的勻強磁場中，元件前、后表面間產(chǎn)生電壓，當(dāng)電壓達(dá)到某一臨界值時，屏幕自動熄滅．則元件的()A．合屏過程中，前表面的電勢比后表面的低B．開屏過程中，元件前、后表面間的電壓變大C．若磁場變強，可能出現(xiàn)閉合屏幕時無法熄屏D．開、合屏過程中，前、后表面間的電壓U與b無關(guān)答案：D解析：電流方向向右，電子向左定向移動，根據(jù)左手定則，自由電子向后表面偏轉(zhuǎn)，后表面積累了電子，前表面的電勢高于后表面的電勢，A項錯誤；穩(wěn)定后根據(jù)平衡條件有evB＝eeq\f(U,b)，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式有I＝neSv＝nebcv，解得U＝eq\f(BI,nec)，所以開屏過程中，磁感應(yīng)強度減小，元件前、后表面間的電壓變小．若磁場變強，元件前、后表面間的電壓變大，不可能出現(xiàn)閉合屏幕時無法熄屏．開、合屏過程中，前、后表面間的電壓U與b無關(guān)，D項正確，B、C兩項錯誤．4．回旋加速器利用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量．如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在MN板間，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后進(jìn)入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A．帶電粒子每運動一周被加速兩次B．粒子每運動一周半徑的增加量都相等C．增大板間電壓，粒子最終獲得的最大動能不變D．加速電場方向需要做周期性的變化答案：C解析：帶電粒子只有經(jīng)過MN板間時被加速，即帶電粒子每運動一周被加速一次．電場的方向不需改變，只在MN間加速，A、D錯誤；根據(jù)r＝eq\f(mv,qB)可知P1P2＝2(r2－r1)＝eq\f(2mΔv,qB)，又因為每轉(zhuǎn)一圈被加速一次，在電場中做勻加速直線運動，有veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))－veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))＝2ad，電場不變，加速度恒定，可知每轉(zhuǎn)一圈，速度的變化量Δv不等；可得P1P2≠P2P3，即r2－r1