2026版高三物理一轮复习第十一章 第4讲　专题强化：洛伦兹力与现代科技讲义课件+课时练

简洁实用高效第十一章磁场第4讲专题强化：洛伦兹力与现代科技物理内容索引热点题型突破第一部分题型一质谱仪的原理和分析题型二回旋加速器的原理和分析0102题型三电场与磁场叠加的应用实例03课时作业第二部分热点题型突破第分部一题型探究·能力提升题型一质谱仪的原理和分析1．作用测量带电粒子质量和分离同位素。2．原理(如图所示)【典例1】某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U1；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度大小为B1，板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度大小为B2。一质量为m、电荷量为＋q的粒子初速度为0，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界MN的方向进入分离器后做匀速圆周运动，打在P点。忽略粒子所受重力，求：(1)粒子进入速度选择器的速度v；(2)速度选择器的两极板间电压U2；(3)O、P之间的距离。1．

(2024·广东深圳一模)质谱仪可以用来分析同位素。如图所示，在容器A中有互为同位素的两种原子核，它们可从容器A下方的小孔S1无初速度飘入加速电场，经小孔S3垂直进入匀强磁场，分别打到M、N两点，M、N点距离S3分别为x1、x2，则分别打到M、N的原子核质量之比为(

)对点演练C2．(多选)如图为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内为均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力。下列说法正确的是(

)A．极板M比极板N的电势高B．加速电场的电压U＝ERD．若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷AD题型二回旋加速器的原理和分析1．构造如图所示，D1、D2是两个中空的半圆形金属盒，D形盒处于匀强磁场中，D形盒的缝隙处接交流电源。2．原理交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D形盒缝隙，粒子被加速一次。3．最大动能4．总时间(1)在磁场中运动的时间【典例2】回旋加速器的示意图如图所示。它由两个铝制D形金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条狭缝；两个D形盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上。在D1盒中心A处有粒子源，它产生并发出带电粒子，经狭缝电压加速后，进入D2盒中。在磁场力的作用下运动半个圆周后，垂直通过狭缝，再经狭缝电压加速；为保证粒子每次经过狭缝都被加速，设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始，粒子速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的边缘，以最大速度被导出。已知某粒子所带电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为R，设狭缝很窄，粒子通过狭缝的时间可以忽略不计。设该粒子从粒子源发出时的初速度为零，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，忽略相对论效应，求：(1)交变电压的周期T；(2)粒子被加速后获得的最大动能Ekm。3．如图为回旋加速器的示意图，两D形盒所在区域加匀强磁场，狭缝间加有交变电压(电压的大小恒定)，将粒子由A点静止释放，经回旋加速器加速后，粒子最终从D形盒的出口引出。已知D形盒的半径为R，粒子的质量和电荷量分别为m、q，磁感应强度大小为B，加速电压为U(不计粒子在电场中的运动时间)，粒子在回旋加速器中运动的时间为(

)对点演练C4．如图为一种改进后的回旋加速器示意图，加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间，虚线中间无电场，带电粒子在P0处由静止经加速电场加速后进入D形盒中的匀强磁场中做匀速圆周运动，对该回旋加速器，下列说法正确的是(

)A．带电粒子每运动一周被加速两次B．加速粒子的最大速度与加速电场有关C．A、C板间的加速电场方向需要做周期性变化D题型三电场与磁场叠加的应用实例1．共同特点：当带电粒子(不计重力)在复合场中做匀速直线运动时，qvB＝qE。2．常见应用实例考向1磁流体发电机【典例3】

(多选)(2024·湖北卷)磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是(

)A．极板MN是发电机的正极B．仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小C．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大AC考向2速度选择器【典例4】如图所示，M、N为速度选择器的上、下两个带电极板，两极板间有匀强电场和匀强磁场。匀强电场的电场强度大小为E、方向由M板指向N板，匀强磁场的方向垂直纸面向里。速度选择器左、右两侧各有一个小孔P、Q，连线PQ与两极板平行。某种带电微粒以速度v从P孔沿PQ连线射入速度选择器，从Q孔射出。不计微粒重力，下列判断正确的是(

)A．带电微粒一定带正电C．若将该种带电微粒以速率v从Q孔沿QP连线射入，不能从P孔射出D．若将该带电微粒以2v的速度从P孔沿PQ连线射入后将做类平抛运动C考向3电磁流量计【典例5】

(2024·四川成都高三诊断)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在排污管末端安装了流量计(流量Q为单位时间内流过某截面流体的体积)。如图所示，长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，所在空间有垂直于前后面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，含有大量的正、负离子的污水充满管道，从左向右匀速流动，测得M、N间电压为U。由于污水流过管道时受到阻力f的作用，左、右两侧管口需要维持一定的压强差。已知沿流速方向长度为L、流速为v的污水，受到的阻力f＝kLv(k为比例系数)。下列说法正确的是(

)D考向4霍尔元件【典例6】

(2023·浙江1月选考)某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场B＝k1I，通有待测电流I′的直导线ab垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场B′＝k2I′。调节电阻R，当电流表示数为I0时，元件输出霍尔电压UH为零，则待测电流I′的方向和大小分别为(

)D课时作业58第分部二1．(5分)带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以速度v甲、v乙、v丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，则下列说法正确的是(

)A．v甲＞v乙＞v丙B．v甲＜v乙＜v丙C．甲的速度可能变大D．丙的速度不一定变大A2．(5分)(多选)如图甲所示，平板电脑机身和磁吸保护壳对应部位分别有霍尔元件和磁体。如图乙所示，霍尔元件为一块长、宽、高分别为a、b、c的矩形半导体，元件内的导电粒子为自由电子，通入的电流方向向右。当保护套合上时，霍尔元件处于磁感应强度大小为B、方向垂直于上表面向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压，以此控制屏幕的熄灭。已知电子定向移动速率为v，则下列说法正确的是(

)A．霍尔元件前表面的电势比后表面的高B．霍尔元件前表面的电势比后表面的低C．霍尔元件前、后表面间的电压U＝BbvD．霍尔元件前、后表面间的电压U＝BavACB4．(5分)(2023·广东卷)某小型医用回旋加速器最大回旋半径为0.5m，磁感应强度大小为1.12T，质子加速后获得的最大动能为1.5×107eV。根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为(忽略相对论效应，1eV＝1.6×10-19J)(

)A．3.6×106m/s B．1.2×107m/sC．5.4×107m/s D．2.4×108m/sC5．(5分)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为(

)A．11

B．12C．121

D．144D6．(5分)(2025·八省联考陕西卷)人体血管状况及血液流速可以反映身体健康状态。血管中的血液通常含有大量的正负离子。如图所示，血管内径为d，血流速度v方向水平向右。现将方向与血管横截面平行，且垂直纸面向内的匀强磁场施于某段血管，其磁感应强度大小恒为B，当血液的流量(单位时间内流过管道横截面的液体体积)一定时(

)A．血管上侧电势低，血管下侧电势高B．若血管内径变小，则血液流速变小C．血管上下侧电势差与血液流速无关D．血管上下侧电势差变大，说明血管内径变小D7．(5分)(2024·江西卷)石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子(电子)浓度。如图甲所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当I＝1.00×10-3A时，测得U－B关系图线如图乙所示，元电荷e＝1.60×10-19C，则此样品每平方米载流子数最接近(

)A．1.7×1019 B．1.7×1015C．2.3×1020 D．2.3×1016D8．(5分)(2024·四川成都高三诊断)在自行车上安装码表可记录骑行情况。如图所示，码表由强磁体、霍尔传感器及显示器组成。霍尔传感器固定在自行车前叉一侧，强磁体固定在车轮的一根辐条上。车轮半径为R，霍尔传感器到车轴的距离为r。强磁体每次经过霍尔传感器时，PQ端均输出一次电信号，若每秒强磁体经过n次霍尔传感器，同时显示器数据更新一次，则(

)CA．显示器上的里程110.0km是指骑行的位移大小B．显示器上自行车的速度21.8km/h是由2πnr换算得来的C．磁体如图经过传感器时，导电的电子向Q端汇聚D．图中P、Q两端电势的高低，与自行车车轮的转动方向有关9．(5分)(多选)磁流体发电机又叫等离子体发电机，如图所示，燃烧室在3000K的高温下将气体全部电离为电子和正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以1000m/s的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场，磁感应强度大小为6T。等离子体发生偏转，在两极板间形成电势差。已知发电通道长a＝50cm，宽b＝20cm，高d＝20cm，等离子体的电阻率ρ＝2Ω·m，则下列判断正确的是(

)A．发电通道的上极板带正电，下极板带负电B．开关断开时，高温等离子体不能匀速通过发电通道C．当外接电阻为8Ω时，电流表示数为150AD．当外接电阻为4Ω时，发电机输出功率最大ADCA．该粒子带负电B．该粒子比荷为9×108C/kgC．该粒子在磁场中运动的时间约为1.96×10-5sD．若电压U不变，打到Q点的粒子比荷大于打到P点的粒子11．(15分)(2024·甘肃卷)质谱仪是科学研究中的重要仪器，其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U；Ⅱ为速度选择器，匀强电场的电场强度大小为E1，方向沿纸面向下，匀强磁场的磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里；Ⅲ为偏转分离器，匀强磁场的磁感应强度大小为B2，方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力)，加速后进入速度选择器做直线运动、再由O点进入分离