高二物理（人教版）试题选择性必修二课时跟踪检测（四）洛伦兹力与现代科技

课时跟踪检测(四)洛伦兹力与现代科技1.如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流(不计重力)以速度v水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这个匀强电场电场强度大小和方向的说法中，正确的是()A．大小为eq\f(B,v)，粒子带正电时，方向向上B．大小为eq\f(B,v)，粒子带负电时，方向向下C．大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关D．大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关2．(2024·河南许昌期末)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图乙所示，一块矩形半导体霍尔元件平放在水平面上，霍尔元件内的载流子是自由电子，通入方向水平向右的恒定电流时，电子的定向移动速度为某一数值。当显示屏闭合时，霍尔元件处于垂直于上表面、方向竖直向下的匀强磁场中，于是霍尔元件的某两个表面间出现一定的电压，以此控制屏幕的熄灭。则在此情况下，下列说法正确的是()A．霍尔元件前表面的电势比后表面的低B．霍尔元件前表面的电势比后表面的高C．霍尔元件上表面的电势比下表面的低D．霍尔元件上表面的电势比下表面的高3．(2024·湖北高考)(多选)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4．(2024·河北唐山期末)一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板P、Q之间有很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)喷入磁场，P、Q两板间便产生电压。如果将P、Q和电阻为R的用电器连接，P、Q就是一个直流电源的两个电极。若P、Q两板相距为d，不计P、Q板间电阻，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向喷入磁场。下列说法正确的是()A．Q板电势高于P板电势B．电源的电动势为2BdvC．通过用电器的电流方向从下到上D．用电器两端电压大小为Bdv5．(2024·江苏连云港高二统考)如图所示为利用霍尔元件制成的磁传感器。已知该长方体金属导体宽为d、高为h，上下表面接线柱M、N连线与导体竖直边平行，当导体通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，下列说法正确的是()A．电压表a端接“＋”接线柱B．为提升磁传感器的灵敏度，可减小导体的宽度dC．将电压表的表盘改装为磁传感器的表盘，则刻度线不均匀D．若上表面接线柱M沿水平方向向右移动少许，则电压表示数不变6.(2024·河北石家庄期末)芯片制造中的重要工序之一是离子注入，速度选择器是离子注入机的重要组成部分。如图所示，从离子源S发射出速度不同的各种离子，仅有部分离子沿平行于纸面的水平直线穿过速度选择器右侧挡板上的小孔，已知速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E、方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B，速度选择器置于真空中，不计离子受到的重力。下列说法正确的是()A．穿过小孔的离子一定带正电荷B．穿过小孔的离子的速度大小一定为eq\f(E,B)C．穿过小孔的离子的比荷一定相同D．若离子受到的重力不能忽略，则从小孔穿过的正离子的速度大于负离子的速度7．(2024·北京海淀期中)(多选)应用霍尔效应可以测量车轮的转动角速度ω，如图为轮速传感器的原理示意图，假设齿轮为五齿结构，且均匀分布，当齿轮凸起部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场增强；凹陷部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场减弱。工作时，通过霍尔元件上下两面通入电流I，前后两面连接控制电路，下列说法正确的是()A．若霍尔元件内部是通过负电荷导电的，则前表面比后表面的电势低B．增大通过霍尔元件的电流，可以使控制电路监测到的电压变小C．控制电路接收到的电压升高，说明齿轮的凹陷部分在靠近霍尔元件D．若控制电路接收到的信号电压变化周期为T，则车轮的角速度大小为eq\f(2π,5T)8．(多选)如图所示，将一个磁流体发电机与电容器用导线连接起来，持续向板间喷入垂直于磁场、速度大小为v1的等离子体(不计重力)，板间加有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B；有一带电油滴从电容器的中轴线上匀速通过电容器。两个仪器两极板间距相同，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．带电油滴带正电B．油滴的荷质比eq\f(q,m)＝eq\f(g,Bv1)C．增大等离子体的速度v1，油滴将向上偏转D．改变单个等离子体所带的电量，油滴不能匀速通过9.(多选)一块横截面为矩形的金属导体的宽度为b、厚度为d，将导体水平放置于一磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁感应强度的方向水平且垂直于导体侧面，如图所示。当在导体中通以图示方向的电流I时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为UH，已知载流子为自由电子，电荷量为e，则下列判断正确的是()A．导体内载流子只受垂直于运动方向的洛伦兹力作用和竖直向下的静电力作用B．用电压表测UH时，电压表的“＋”接线柱接下表面C．金属导体的厚度d越大，UH越大D．该导体单位体积内的自由电子数为eq\f(BI,ebUH)10.为了监测工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置的外形为一长方体，由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，垂直于其上下表面加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，电阻率为ρ的污水从左向右匀速流经该装置时，接在两电极间的理想电压表显示两个电极间的电压为U，求：(1)该装置内电场场强的大小和方向；(2)污水的流量Q(单位时间内排出的污水体积)；(3)若从两个电极引出两条导线，导线间接一阻值为R的电阻时理想电压表的示数。课时跟踪检测(四)1．选D为使粒子流经过磁场时不偏转，当粒子带正电时，所受洛伦兹力方向向下，则静电力方向应向上，故电场强度方向向上，由平衡条件qvB＝qE，得E＝Bv；当粒子带负电时，所受洛伦兹力方向向上，则静电力方向应向下，故电场强度方向向上，由平衡条件qvB＝qE，得E＝Bv；综上可知，不论粒子带何种电荷，电场强度方向都向上，大小等于Bv，A、B、C错误，D正确。2．选B由题意，自由电子的运动方向向左，根据左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向指向后表面，则霍尔元件前表面的电势比后表面的高。故选B。3．选AC带正电的粒子受到向上的洛伦兹力向上偏转，极板MN带正电为发电机正极，A正确；粒子受到的洛伦兹力和电场力相互平衡时，此时设极板间距为d，极板间的电压为U，则qvB＝qeq\f(U,d)，可得U＝Bdv，因此增大极板间距、增大等离子体的喷入速率，极板间的电压U变大，其大小和等离子体的正、负带电粒子数密度无关，B、D错误，C正确。4．选D根据左手定则可知，带正电粒子向上偏转，所以P板带正电，P板的电势高于Q板的电势，通过用电器的电流方向从上到下，故A、C错误；当洛伦兹力和静电力平衡时有qvB＝qeq\f(E,d)，解得电源的电动势E＝Bdv，故B错误；因为不计P、Q板间电阻，所以用电器两端的电压等于电源电动势，即U＝E＝Bdv，故D正确。5．选B金属导体中载流子为自由电子，其定向移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知电子将向上表面偏转，所以电压表a端接“－”接线柱，故A错误；当MN间的电压为U时，根据电场力和洛伦兹力的等量关系可得eE＝eq\f(eU,h)＝evB，根据电流的微观表达式有I＝nedhv，解得U＝eq\f(BI,ned)，所以电压U与B成正比例关系，而电压表表盘上电压刻度线均匀，所以由电压表表盘改装的磁传感器表盘刻度线均匀，故C错误；磁传感器的灵敏度即U随B的变化率，为eq\f(ΔU,ΔB)＝eq\f(I,ned)，所以磁传感器的灵敏度与导体的高度h无关，为提升磁传感器的灵敏度，可减小导体的宽度d，故B正确；在电源之外的电路中沿电流方向电势降低，若上表面接线柱沿水平方向向右移动少许，则N、M在沿电流方向也会存在电势差，且N点电势高于M点电势，所以电压表示数会变大，故D错误。6．选B若离子带正电，则其受到的洛伦兹力竖直向下，受到的电场力竖直向上，要使其沿直线穿过速度选择器，根据平衡条件有qvB＝qE，解得离子的速度大小v＝eq\f(E,B)；若离子带负电，则其受到的洛伦兹力竖直向上，受到的电场力竖直向下，要使其沿直线穿过速度选择器，根据平衡条件有qv′B＝qE，解得离子的速度大小v′＝eq\f(E,B)，故A错误，B正确；穿过小孔的离子速度一定相同，但其电荷量和质量均未知且未被限定，故C错误；若离子受到的重力不能忽略，则正离子受力平衡时有mg＋qv＋B＝qE，负离子受力平衡时有qv－B＝qE＋mg，则从小孔穿过的正离子的速度小于负离子的速度，故D错误。7．选AD若霍尔元件内部是通过负电荷导电的，根据左手定则可知，负电荷向前表面偏转，则前表面比后表面的电势低，故A正确；设前、后表面的距离为d，左、右表面的距离为a，根据电流微观表达式I＝neSv＝nevad，霍尔元件稳定时，有eq\f(U,d)e＝evB，整理得U＝eq\f(BI,nea)，故增大通过霍尔元件的电流，可以使控制电路监测到的电压增大，故B错误；当齿轮的凸起部分靠近霍尔元件时，磁感应强度B变大，故控制电路接收到的电压升高，故C错误；霍尔电压变化一个周期，对应齿轮转过eq\f(2,5)π弧度，故若控制电路接收到的信号电压变化周期为T，则车轮的角速度大小为ω＝eq\f(\f(2π,5),T)＝eq\f(2π,5T)，故D正确。8．选BC对油滴受力分析可知，油滴受到向上的电场力，对磁流体发电机分析，上极板带正电，在电容器中形成向下的电场，故油滴带负电，故A错误；稳定时，等离子体在磁流体发电机中受力平衡，可得q1eq\f(U,d)＝q1v1B，两板间的电势差为U＝Bv1d，在电容器中对油滴有mg＝qeq\f(U,d)＝qv1B，化简可得油滴的荷质比为eq\f(q,m)＝eq\f(g,Bv1)，故B正确；油滴受到的静电力F电＝qE＝qeq\f(U,d)＝qv1B，增大等离子体的速度v1，可知静电力F电变大，则F电＞mg，则油滴将向上偏转，故C正确；磁流体发电机的电动势为U＝Bv1d，可知电动势与单个等离子体的电荷量无关，即改变单个等离子体所带的电量，油滴仍能匀速通过，故D错误。9．选BD导体内载流子除了受垂直于运动方向的洛伦兹力作用和竖直向下的静电力作用之外，还受到电源提供的电场力的作用，A错误；电子定向移动的方向与电流方向相反，根据左手定则可知，在导体上表面上将聚集电子，所以用电压表测UH时，电压表的“＋”接线柱接下表面，B正确；根据平衡条件有eeq\f(UH,d)＝eBv，设该导体单位体积内的自由电子数为n，根据电流的微观表达式有I＝neSv＝nebdv，联立两式可得UH＝eq\f(BI,neb)，即UH与金属导体的厚度d无关，C错误；该导体单位体积内的自由电子数为n＝eq\f(BI,ebUH)，D正确。10．解析：(1)根据匀强电场场强公式得E＝eq\f(U,b)，根据左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后侧面偏转，负离子受洛伦兹力向前侧面偏转，故后侧