PAGE3PAGE專題68洛倫茲力與現(xiàn)代科技1．[2022·河南省三模]如圖所示，距離為d的兩平行金屬板P、Q放置在左、右兩磁極之間，兩磁極之間的磁場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場(chǎng)且平行于金屬板沿圖示方向噴入板間，不計(jì)等離子體中粒子的重力及粒子間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是()A．若左側(cè)磁極為N極，則金屬板P帶正電荷，金屬板P、Q間的電壓為eq\f(Bv,d)B．若左側(cè)磁極為S極，則金屬板Q帶正電荷，金屬板P、Q間的電壓為BdvC．若其他條件保持不變，僅增加平行金屬板的長(zhǎng)度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓D．若其他條件保持不變，僅增加等離子體的噴射速度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓2．用如圖所示裝置可測(cè)定帶電粒子的比荷，裝置上方速度選擇器中勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向水平向右，速度選擇器和分離器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外．在S處有粒子源，將大量粒子沿速度選擇器中線方向射入，部分粒子沿選擇器中線運(yùn)動(dòng)后通過(guò)小孔進(jìn)入分離器，再偏轉(zhuǎn)后打到P1、P2、P3點(diǎn)，若粒子重力均可忽略，不計(jì)粒子間的相互作用．則以下說(shuō)法正確的是()A．打在P3點(diǎn)的粒子比荷最大B．粒子在分離器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同C．沿速度選擇器中線運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入分離器的粒子其速率均相同D．若測(cè)定帶負(fù)電粒子的比荷，則需要將速度選擇器中的電場(chǎng)反向而磁場(chǎng)方向保持不變3．中國(guó)科學(xué)院武漢國(guó)家生物安全實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)防護(hù)等級(jí)最高的P4實(shí)驗(yàn)室，致力于最危險(xiǎn)的病毒研究．在該實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)，如圖甲所示，其原理可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示模型．廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出，流速為v，流量Q等于單位時(shí)間通過(guò)橫截面的液體的體積．空間有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．圖乙中N點(diǎn)的電勢(shì)低于M點(diǎn)電勢(shì)B．當(dāng)污水中離子濃度降低，M、N兩點(diǎn)電壓將減小C．若測(cè)定污水的流速，則需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)M、N兩點(diǎn)電壓U、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、直徑dD．若測(cè)定污水的流量，則只需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)M、N兩點(diǎn)電壓U及磁感應(yīng)強(qiáng)度B4．在筆記本電腦的機(jī)身與顯示屏的對(duì)應(yīng)部位，分別裝有磁體和霍爾元件．開啟顯示屏，磁體的磁場(chǎng)遠(yuǎn)離霍爾元件，元件不工作，屏幕正常顯示：閉合顯示屏，磁體的磁場(chǎng)靠近使得霍爾元件工作，屏幕熄滅，電腦也休眠．如圖所示，一塊長(zhǎng)為a、寬為c、高為d的長(zhǎng)方體霍爾元件，當(dāng)有電流I沿長(zhǎng)度方向流過(guò)，且有垂直于上表面、方向向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)作用時(shí)，元件的前、后表面間形成電勢(shì)差為U.電勢(shì)差U控制屏幕的熄滅．已知電流I是電子定向移動(dòng)形成的，電子電荷量為e，單位體積內(nèi)的電子數(shù)目為n，下列說(shuō)法正確的是()A．前表面的電勢(shì)比后表面的高B．前后表面間的電勢(shì)差為U＝eq\f(BI,ned)C．自由電子所受靜電力的大小為eq\f(eU,d)D．自由電子所受洛倫茲力大小為eq\f(eU,a)專題68洛倫茲力與現(xiàn)代科技1．D等離子體沿垂直于磁場(chǎng)方向噴入金屬板間時(shí)，若左側(cè)磁極為N極，根據(jù)左手定則，可得金屬板Q帶正電荷，等離子體穿過(guò)金屬板P、Q時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)U滿足qvB＝qeq\f(U,d)，解得U＝Bdv，A錯(cuò)誤；同理可判定，若左側(cè)磁極為S極，金屬板P帶正電荷，B錯(cuò)誤；由U＝Bdv可知，等離子體穿過(guò)金屬板P、Q時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)U與金屬板的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；同理可知，若其他條件保持不變，僅增加等離子體的噴射速度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓，D正確．2．C離子通過(guò)速度選擇器時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度選擇器中的磁感應(yīng)強(qiáng)度設(shè)為B1，則有qvB1＝qE，解得v＝eq\f(E,B1)，沿速度選擇器中線運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入分離器的粒子其速率均相同，C正確；粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得qvB2＝meq\f(v2,r)，聯(lián)立可得eq\f(q,m)＝eq\f(E,B1B2r)，粒子打在板上距離小孔的距離為2r，打在P3點(diǎn)的粒子距離最遠(yuǎn)，偏轉(zhuǎn)半徑最大，比荷最小，A錯(cuò)誤；粒子在分離器中軌跡圓的周期為T＝eq\f(2πr,v)，則粒子在分離器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝eq\f(1,2)T＝eq\f(πm,qB2)，三粒子的比荷不同，故在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同，B錯(cuò)誤；若測(cè)定帶負(fù)電粒子的比荷，則速度選擇器中的電場(chǎng)力將反向，受到的洛倫茲力也反向，則可以選擇特定速度的粒子穿過(guò)速度選擇器，故不需要改變電場(chǎng)、磁場(chǎng)的方向，D錯(cuò)誤．3．C根據(jù)左手定則可知，污水中正離子將受洛倫茲力在N點(diǎn)聚集，所以M點(diǎn)電勢(shì)低于N點(diǎn)電勢(shì)，A錯(cuò)誤；當(dāng)M、N兩點(diǎn)間電壓U穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)平衡條件有qvB＝qE，根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系有U＝Ed，聯(lián)立解得U＝Bvd，可知M、N兩點(diǎn)電壓U與污水中離子濃度無(wú)關(guān)，且若測(cè)定污水的流速v，則需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)M、N兩點(diǎn)電壓U、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、直徑d，故B錯(cuò)誤，C正確；由題意可知污水的流量為Q＝vS＝eq\f(1,4)πd2v，聯(lián)立解得Q＝eq\f(πdU,4B)，可知若測(cè)定污水的流量，則需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)M、N兩點(diǎn)電壓U、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、直徑d，故D錯(cuò)誤．4．B電流向右，電子向左定向移動(dòng)，根據(jù)左手定則，電子所受洛侖茲力垂直紙面向外，電子打在前表面，前表面電勢(shì)比后表面電勢(shì)低，A錯(cuò)誤；根據(jù)平衡條件eeq\f(U,c)＝evB，解得U＝Bcv，I＝ne