第一章 专题强化练2 洛伦兹力与现代科技

第1题 (单选题) 难度 - 基础题 :

(2024·浙江北斗星盟高二月考)如图所示,电场强度为E的匀强电场方向竖直向下,磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里,一正离子(不计重力)以速度v从左到右射入,恰能沿虚线水平飞越此区域,则(  )

解析:

正离子(不计重力)以速度v从左到右射入,恰能沿虚线水平飞越此区域,此时静电力与洛伦兹力平衡,则有qEqvB,可得vEB,故A错误;若正离子从右向左飞入,正离子受到的静电力和洛伦兹力均向下,将向下偏转,故B错误;若电子从左以速度v飞入,电子受到的静电力与洛伦兹力平衡,也沿直线运动,故C正确;若电子从右向左飞入,电子受到的静电力和洛伦兹力均向上,将向上偏转,故D错误。

第2题 (单选题) 难度 - 基础题 :

(2024·台州十校联盟高二期中)如图是磁流体发电机的原理示意图,金属板M、N正对着平行放置,且板面垂直于纸面,在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时,下列说法中正确的是(  )

解析:

等离子束从左向右进入极板时,根据左手定则可知,正离子受到向上洛伦兹力,向上偏转,使得金属板M带正电,负离子受到向下洛伦兹力,向下偏转,使得金属板N带负电,故M板的电势高于N板的电势,故B正确,A错误;由于M板的电势高于N板的电势,R中有由ab方向的电流,故C、D错误。

第3题 (多选题) 难度 - 基础题 :

(多选)电磁流量计是用来测管内电介质流量的感应式仪表,单位时间内流过管道横截面的液体体积为流量。如图为电磁流量计示意图和匀强磁场方向,磁感应强度大小为B。当管中的导电液体流过时,测得管壁上MN两点间的电压为U,已知管道直径为d,则(  )

解析:

根据左手定则可知,导电液体中的正电荷受向下的洛伦兹力,打在N处,负电荷受向上的洛伦兹力,打在M处,所以N点的电势高于M点,故A正确;稳定时电荷受力平衡,根据平衡条件得qvBqUd,解得vUBd,故B错误;流量为QvSS14πd2,解得QπdU4B,故C错误,D正确。

第4题 (多选题) 难度 - 基础题 :

(多选)(2024·嘉兴市高二期中)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。如图所示,一块宽为a、高为b、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场B中,当通入方向向右的电流I后,元件的前、后表面间出现电压U,以此控制屏幕的熄灭。则下列说法正确的是(  )

解析:

由题图知电流从左向右流动,因此电子的运动方向为从右向左,根据左手定则可知电子偏转到后表面,因此前表面的电势比后表面的高,故A正确;由evBeUaIneSvneabv,则电压UavBBIneb,故前后表面的电压UI有关,与b成反比,故B错误,C正确;电子在运动过程中洛伦兹力和静电力平衡,有FevBFeEeUa,故FeUa,故D正确。

第5题 (单选题) 难度 - 中档题 :

(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Bk1I,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(  )

解析:

根据安培定则可知螺绕环在霍尔元件处产生的磁场方向向下,则要使霍尔元件输出霍尔电压UH为零,直导线ab在霍尔元件处产生的磁场方向应向上,根据安培定则可知待测电流I'的方向应该是ba;元件输出霍尔电压UH为零,则霍尔元件处合磁感应强度为0,所以有k1I0k2I',解得I'k1k2I0,故选D。

第6题 (多选题) 难度 - 中档题 :

(多选)为了让学生直观感受到磁流体发电机,某老师设计了如图甲所示实验装置,NaCl溶液在抽水机的作用下,从左向右流动,通过强磁铁产生竖直向下的磁场,前后两块铜片与灵敏电流计连接,简化为图乙所示,则下列说法正确的是(  )

解析:

由左手定则可知NaCl溶液中Na向后铜片移动,Cl向前铜片移动,则后铜片的电势较高,电流由后铜片流出,经过电流计流向前铜片,选项A错误,B正确;设前后铜片间的距离为d,当电势差稳定时有qvBqUd,解得UBdv,电动势与液体的速度有关,与浓度无关,当提高两块铜片间液体的流速,两铜片间的电势差变大,电流计示数变大,选项C正确,D错误。

第7题 (单选题) 难度 - 中档题 :

(2025·杭州二中高二期中)如图,距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B1,一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为B2,导轨平面与水平面夹角为θ,两导轨分别与P、Q相连。质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置,恰好静止。重力加速度为g,不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的是(  )

解析:

根据左手定则可知P板聚集了等离子体中的负电荷,Q板聚集了等离子体中的正电荷,所以Q板为正极,P板的电势比Q板低。所以通过金属棒ab的电流方向为ab,由题意可知金属棒ab所受安培力方向一定为沿导轨平面向上,根据左手定则可知导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,故A、B错误;当P、Q之间电压稳定时,等离子体所受静电力与洛伦兹力大小相等,即qUdqvB1,流过金属棒的电流为IUR,对金属棒ab根据平衡条件有,mgsin θB2IL,其中FB2IL,联立解得vmgRsinθB1B2LdFmgsin θ,故C正确,D错误。

第8题 (多选题) 难度 - 中档题 :

(多选)(2025·浙江北斗星盟高二联考)某环保局为监测某化工厂的污水排放量,技术员在排污管道上安装流量计,流量为单位时间内流过管道横截面的液体的体积,如图为流量计的示意图。左右两端开口的长方体绝缘管道的长、宽、高分别为abc,所在空间有垂直于前后表面、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,污水充满管道从左向右匀速流动,污水流过管道时受到的阻力大小fkLv2k是比例系数,L为管道长度,v为污水的流速,测得M、N间电势差为U。下列说法正确的是(  )

解析:

根据左手定则,正离子向上表面偏转,负离子向下表面偏转,所以金属板M的电势高于金属板N的电势,故A错误;达到稳定时,有qvBqUc,所以UvcB,则电压U与污水中离子浓度无关,故B错误;污水的流量为QSvbcvbUB,故C正确;根据平衡条件有ΔpSf,即ΔpbckLv2kav2,所以ΔpkaU2bc3B2,故D正确。