高考物理微专题小练习专题68洛伦兹力与现代科技含答案

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A．若左侧磁极为N极，则金属板P带正电荷，金属板P、Q间的电压为 eq \f(Bv,d)
B．若左侧磁极为S极，则金属板Q带正电荷，金属板P、Q间的电压为Bdv
C．若其他条件保持不变，仅增加平行金属板的长度，则可以增大金属板P、Q间的电压
D．若其他条件保持不变，仅增加等离子体的喷射速度，则可以增大金属板P、Q间的电压
2．用如图所示装置可测定带电粒子的比荷，装置上方速度选择器中匀强电场的方向水平向右，速度选择器和分离器中匀强磁场的方向垂直纸面向外．在S处有粒子源，将大量粒子沿速度选择器中线方向射入，部分粒子沿选择器中线运动后通过小孔进入分离器，再偏转后打到P1、P2、P3点，若粒子重力均可忽略，不计粒子间的相互作用．则以下说法正确的是( )
A．打在P3点的粒子比荷最大
B．粒子在分离器中运动的时间相同
C．沿速度选择器中线运动并进入分离器的粒子其速率均相同
D．若测定带负电粒子的比荷，则需要将速度选择器中的电场反向而磁场方向保持不变
3．中国科学院武汉国家生物安全实验室是我国防护等级最高的P4实验室，致力于最危险的病毒研究．在该实验室中有一种污水流量计，如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型．废液内含有大量正、负离子，从圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流速为v，流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积．空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是( )
A．图乙中N点的电势低于M点电势
B．当污水中离子浓度降低，M、N两点电压将减小
C．若测定污水的流速，则需要测量直径两端点M、N两点电压U、磁感应强度B、直径d
D．若测定污水的流量，则只需要测量直径两端点M、N两点电压U及磁感应强度B
4．在笔记本电脑的机身与显示屏的对应部位，分别装有磁体和霍尔元件．开启显示屏，磁体的磁场远离霍尔元件，元件不工作，屏幕正常显示：闭合显示屏，磁体的磁场靠近使得霍尔元件工作，屏幕熄灭，电脑也休眠．如图所示，一块长为a、宽为c、高为d的长方体霍尔元件，当有电流I沿长度方向流过，且有垂直于上表面、方向向上的磁感应强度为B的匀强磁场作用时，元件的前、后表面间形成电势差为U.电势差U控制屏幕的熄灭．已知电流I是电子定向移动形成的，电子电荷量为e，单位体积内的电子数目为n，下列说法正确的是( )
A．前表面的电势比后表面的高
B．前后表面间的电势差为U＝ eq \f(BI,ned)
C．自由电子所受静电力的大小为 eq \f(eU,d)
D．自由电子所受洛伦兹力大小为 eq \f(eU,a)
专题68 洛伦兹力与现代科技
1．D 等离子体沿垂直于磁场方向喷入金属板间时，若左侧磁极为N极，根据左手定则，可得金属板Q带正电荷，等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势U满足qvB＝q eq \f(U,d)，解得U＝Bdv，A错误；同理可判定，若左侧磁极为S极，金属板P带正电荷，B错误；由U＝Bdv可知，等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势U与金属板的长度无关，C错误；同理可知，若其他条件保持不变，仅增加等离子体的喷射速度，则可以增大金属板P、Q间的电压，D正确．
2．C 离子通过速度选择器时，做匀速直线运动，速度选择器中的磁感应强度设为B1，则有qvB1＝qE，解得v＝ eq \f(E,B1)，沿速度选择器中线运动并进入分离器的粒子其速率均相同，C正确；粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB2＝m eq \f(v2,r)，联立可得 eq \f(q,m)＝ eq \f(E,B1B2r)，粒子打在板上距离小孔的距离为2r，打在P3点的粒子距离最远，偏转半径最大，比荷最小，A错误；粒子在分离器中轨迹圆的周期为T＝ eq \f(2πr,v)，则粒子在分离器中运动的时间t＝ eq \f(1,2)T＝ eq \f(πm,qB2)，三粒子的比荷不同，故在磁场中运动的时间不同，B错误；若测定带负电粒子的比荷，则速度选择器中的电场力将反向，受到的洛伦兹力也反向，则可以选择特定速度的粒子穿过速度选择器，故不需要改变电场、磁场的方向，D错误．
3．C 根据左手定则可知，污水中正离子将受洛伦兹力在N点聚集，所以M点电势低于N点电势，A错误；当M、N两点间电压U稳定时，根据平衡条件有qvB＝qE，根据匀强电场中电势差与场强的关系有U＝Ed，联立解得U＝Bvd，可知M、N两点电压U与污水中离子浓度无关，且若测定污水的流速v，则需要测量直径两端点M、N两点电压U、磁感应强度B、直径d，故B错误，C正确；由题意可知污水的流量为Q＝vS＝ eq \f(1,4)πd2v，联立解得Q＝ eq \f(πdU,4B)，可知若测定污水的流量，则需要测量直径两端点M、N两点电压U、磁感应强度B、直径d，故D错误．
4．B 电流向右，电子向左定向移动，根据左手定则，电子所受洛仑兹力垂直纸面向外，电子打在前表面，前表面电势比后表面电势低，A错误；根据平衡条件e eq \f(U,c)＝evB，解得U＝Bcv，I＝neSv，S＝cd，解得U＝ eq \f(BI,ned)，B正确；自由电子所受静电力的大小为F＝Eq＝ eq \f(eU,c)，根据平衡条件e eq \f(U,c)＝evB，电子所受洛仑兹力大小为F＝e eq \f(U,c)，C、D错误．