新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题65洛伦兹力与现代科技

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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．[2023·浙江省台州市二模]笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体，实现开屏变亮，合屏熄灭．图乙为一块利用自由电子导电，长、宽、高分别为a、b、c的霍尔元件，电流方向向右．当合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭．则元件的( )
A．合屏过程中，前表面的电势比后表面的低
B．开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
C．若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法熄屏
D．开、合屏过程中，前、后表面间的电压U与b无关
4．[2023·江苏省扬州市模拟]回旋加速器利用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量．如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在MN板间，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A．带电粒子每运动一周被加速两次
B．粒子每运动一周半径的增加量都相等
C．增大板间电压，粒子最终获得的最大动能不变
D．加速电场方向需要做周期性的变化
专题65 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．D 电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则，自由电子向后表面偏转，后表面积累了电子，前表面的电势高于后表面的电势，A项错误；稳定后根据平衡条件有evB＝e eq \f(U,b) ，根据电流的微观表达式有I＝neSv＝nebcv，解得U＝ eq \f(BI,nec) ，所以开屏过程中，磁感应强度减小，元件前、后表面间的电压变小．若磁场变强，元件前、后表面间的电压变大，不可能出现闭合屏幕时无法熄屏．开、合屏过程中，前、后表面间的电压U与b无关，D项正确，B、C两项错误．
4．C 带电粒子只有经过MN板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次．电场的方向不需改变，只在MN间加速，A、D错误；根据r＝ eq \f(mv,qB) 可知P1P2＝2(r2－r1)＝ eq \f(2mΔv,qB) ，又因为每转一圈被加速一次，在电场中做匀加速直线运动，有v eq \\al(2,2) －v eq \\al(2,1) ＝2ad，电场不变，加速度恒定，可知每转一圈，速度的变化量Δv不等；可得P1P2≠P2P3，即r2－r1≠r3－r2，B错误；当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据r＝ eq \f(mv,qB) 得vmax＝ eq \f(qBrD,m) ，加速粒子的最大速度与板间电压无关．可知增大板间电压，粒子最终获得的最大动能不变，故C正确．