2024版新教材高考物理一轮复习特训卷-考点71洛伦兹力与现代科技.docx

考点71洛伦兹力与现代科技提能力1.（多选）如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100 秒的成绩多个磁场才能实现磁约束，其中之一叫纵向场，图乙为其横截面的示意图，越靠管的右侧磁场越强尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径，但如果只有纵向场，带电粒子还会逐步向管壁“漂移”，导致约束失败不计粒子重力，下列说法正确的是（）A正离子在纵向场中沿逆时针方向运动B发生漂移是因为带电粒子的速度过大C正离子向左侧漂移，电子向右侧漂移D正离子向下侧漂移，电子向上侧漂移2.2023·济南市山东省实验中学模拟如图所示，是磁流体发电机示意图平行金属板a、b之间有一个很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压如果把a、b板与用电器相连接，a、b板就是等效直流电源的两个电极若磁场的磁感应强度为B，每个离子的电荷量大小为q、速度为v，a、b两板间距为d，两板间等离子体的等效电阻为r，用电器电阻为R.稳定时，下列判断正确的是（）A.图中a板是电源的正极B电源的电动势为BvqC用电器中电流为D用电器两端的电压为Bvd3.2023·山东济南一模利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷，如图所示为一种质谱仪的原理示意图某带电粒子从容器A下方的小孔飘入加速电场（其初速度可视为零），之后自O点垂直磁场边界进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的P点，粒子重力不计此过程中，比荷越大的带电粒子（）A进入磁场时的速度越小B在加速电场中的加速时间越长C在磁场中的运动时间越长D在磁场中做匀速圆周运动的半径越小4.在实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出流量值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，并测出M、N间的电压U，则下列说法正确的是（）A正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的B容器内液体的流速为vC河水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速D污水流量为Q5.2023·湖北随州市广水市一中模拟（多选）如图所示为一种质谱仪示意图，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，通道内均匀辐射状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点不计粒子的重力，下列说法正确的是（）A粒子一定带正电B加速电场的电压UERC直径PQD若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的比荷6.2023·天津红桥区一模回旋加速器的结构如图甲所示，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连在加速氚核（H）时，氚核在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（）A在Ek ­ t图像中应有t4t3<t3t2<t2t1B加速电压越大、加速次数越多，则氚核最后获得的动能就越大C如果只增大交流电源的周期，则该回旋加速器可以用来加速粒子（He）D如果只增大磁感应强度，则该回旋加速器可以用来加速粒子（He）7.2022·北京卷指南针是利用地磁场指示方向的装置，它的广泛使用促进了人们对地磁场的认识现代科技可以实现对地磁场的精确测量（1）如图1所示，两同学把一根长约10 m的电线两端用其他导线连接一个电压表，迅速摇动这根电线若电线中间位置的速度约10 m/s，电压表的最大示数约2 mV.粗略估算该处地磁场磁感应强度的大小B地；（2）如图2所示，一矩形金属薄片，其长为a，宽为b，厚为c.大小为I的恒定电流从电极P流入、从电极Q流出，当外加与薄片垂直的匀强磁场时，M、N两电极间产生的电压为U.已知薄片单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e.求磁感应强度的大小B；（3）假定（2）中的装置足够灵敏，可用来测量北京地区地磁场磁感应强度的大小和方向，请说明测量的思路考点71洛伦兹力与现代科技提能力1答案：AD解析：根据左手定则可判断出正离子在纵向场中沿逆时针方向运动，故A正确；因为左右两边磁场强度不一样，导致粒子在左右两侧做圆周运动的轨迹半径不同，所以发生漂移，B错误；根据qvB得R，因此B越大，R越小，所以右边部分轨迹半径小于左边部分的轨迹半径，结合左手定则可判断出正离子向下侧漂移，电子向上侧漂移，故C错误，D正确2答案：D解析：由左手定则，正离子受洛伦兹力向下偏转，负离子受洛伦兹力向上偏转，b板为电源的正极，A错误；由平衡条件得qvBq，电源电动势EUBdv，电流I，用电器两端的电压URIRBvd，B、C错误，D正确3答案：D解析：根据Uqmv2，可得v ，则比荷大的粒子进入磁场时的速度越大，在加速电场中的加速时间越短，A、B错误；根据T可知，比荷大的粒子在磁场中的运动周期越短，则时间越短，C错误；根据r可知，比荷大的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径越小，D正确4答案：B解析：带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，正粒子受到的洛伦兹力向下，负粒子受到洛伦兹力向上，A错误；最终正负粒子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有qvBq，解得液体的流速：v，B正确；不带电的液体在磁场中不受力，M、N两点没有电势差，无法计算流速，C错误；污水流量为QvSd2·，D错误5答案：ABD解析：由左手定则可知，粒子带正电，故A正确；根据电场力提供向心力，则有qE，又有电场力加速运动，则有qUmv2，联立解得U，故B正确；根据洛伦兹力提供向心力，则有qvB，结合上式可知，PQ，故C错误；若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，说明运动的直径相同，由于磁场、电场与静电分析器的半径不变，则该群离子具有相同的比荷，故D正确6答案：D解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，则在Ekt图像中应有t4t3t3t2t2t1，A错误由qvBm得v，则Ekmv2，可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关，B错误粒子(He)的质量与电荷量的比值小于氚核(H)的质量与电荷量的比值，由交流电源的周期T可知，应将交流电源的周期减小才能加速粒子，只增大磁感应强度可以减小周期T，C错误，D正确7答案：(1)数量级为105 T(2)U(3)见解析解析：(1)由EBLv可估算得该处地磁场磁感应强度B地的大小的数量级为105 T.(2)设导电电子定向移动的速率为v，t时间内通过横截面的电量为q，有Inebcv导电电子定向移动过程中，在MN方向受到的电场力与洛伦兹力平衡，有eevB得BU.(3)如图建立三维直角坐标系Oxyz设地磁场磁感应强度在三个方向的分量为Bx、By、Bz.把金属薄片置于xOy平面内，M、N两极间产生电压Uz仅取决于Bz.由(2)得BzUz由Uz的正负(M、N两极电势的高低)和电流I的方向可以确定Bz的方向同理，把金属薄片置于xOz平面内，可得By的大小和方向；把金属薄片置于yOz平面内，可得Bx的大小和方向，则地磁场的磁感应强度的大小为B根据Bx、By、Bz的大小和方向可确定此处地磁场的磁感应强度的方向