2021高中物理一轮复习专题(优)（10 磁场）12 带电粒子在复合场中作直线运动 - 副本

【带电粒子在复合场中作直线运动】1、如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向外．已知在该区域内，一个带电小球在竖直面内做直线运动．下列说法正确的是()A．若小球带正电荷，则小球的电势能减小B．若小球带负电荷，则小球的电势能减小C．无论小球带何种电荷，小球的重力势能都减小D．小球的动能恒定不变解析过程：D：只受场力（包含磁场）作用的直线运动，必为匀速直线运动，小球的动能不变。故D项正确。A：若小球带正电，小球受力如图：据左手定则可知，小球斜向左下方运动，电场力做负功，电势能增大。故A项错误。B：若小球带负电，小球受力如图：据左手定则可知，小球斜向右下方运动，电场力做负功，电势能增大。故B项错误。C：无论小球带何种电荷，小球的高度都下降，重力势能减小。故C项正确。2、如图所示，光滑绝缘轨道ABP竖直放置，其轨道末端切线水平，在其右侧有一正交的匀强电场、磁场区域，电场竖直向上，磁场垂直纸面向里．一带电小球从轨道上的A点由静止滑下，经P点进入场区后，恰好沿水平方向做直线运动．则可判定()A．小球带负电B．小球带正电C．若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向上偏D．若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向下偏【来源】海南省海口市第一中学2018-2019学年高二（上）期中考试物理试题（B卷）【答案】BD【解析】试题分析：因为小球做匀速直线运动，故小球受到的合力为0，由于小球受竖直向下的重力、电场力和洛伦兹力，所以G+F电+F洛=0，若小球带负电，则F电竖直向下，F洛也竖直向下，故不可能，A错误；若小球带正电，则F电竖直向上，F洛也竖直向上，则它们的合力与重力相平衡，故可能，B正确；若小球从B点由静止滑下，进入场区后的速度会变小一些，故F洛会变小，而重力、F电不变，故三个力的合力将向下，即小球将立即向下偏，D正确．3、质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从0点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，下列说法中正确的是（）A．该微粒一定带负电荷B．微粒从0到A的运动可能是匀变速运动C．该磁场的磁感应强度大小为mgD．该电场的场强为mg【来源】河北省新乐市第一中学2019-2020学年高二（上）综合测试卷（二）物理试题【答案】AC【解析】A．若粒子带正电，电场力向左，洛伦兹力垂直于OA线斜向右下方，则电场力、洛伦兹力和重力不能平衡，若粒子带负电，符合题意，故A正确；B．粒子如果做匀变速运动，重力和电场力不变，而洛伦兹力变化，粒子不能沿直线运动，与题意不符，故B错误；C．粒子受力如图，由平衡条件得，解得B=mgqvcosθD．由图qE=mgtanθ解得E=mgtanθq故选AC。4、如图所示，空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向水平向右，场强大小为E；匀强磁场方向垂直于纸面水平向里，磁感应强度大小为B。a、b两个带电球在电场和磁场中沿直线运动，轨迹在纸面内如图中虚线所示，不计小球间的相互作用，则下列说法正确的是（）A．小球a带正电，从Q向P运动B．小球b带正电，从N向M运动C．a、b两小球的速度大小之比为2：3D．a、b两小球的质量之比为1：6【来源】2020届河南省濮阳市高三（下）第二次模拟考试理综物理试题【答案】BC【解析】A．若小球a带正电且从Q向P运动，小球a受竖直向下的重力，水平向右的电场力和垂直PQ斜向左下方的洛伦兹力，则小球a不可能做直线运动，故A错误；B．若小球b带正电，从N向M运动，小球b受竖直向下的重力，水平向右的电场力和垂直MN斜向左上方的洛伦兹力，当三力的合为0时小球b从N向M做匀速直线运动，故B正确；C．对两小球受力分析如图所示，由平衡可知qq解得v故C正确；D．由于不知道两小球的电荷量则无法确定两小球的质量之比，故D错误。故选BC。5、如图所示，空间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度B=1T，方向垂直纸面向里，电场未画出。质量m=0.02kg、电量q=0.02C的带电微粒（电性未知），在此区域沿图中虚线运动，运动方向与竖直方向成θ=30∘A．微粒速率为10m/s沿N→M运动 B．微粒速率为103m/s沿M→C．电场强度的大小可能是103N/C D．【来源】2020届浙江省温州市高三（下）适应性测试三模物理试题【答案】C【解析】AB．由题可知，带电粒子受三个力：重力，电场力和洛伦兹力，三个力平衡，所以微粒做匀速直线运动。带电微粒在运动的过程中电势能增加，所以电场力做负功，同时可知重力势能减少，所以微粒一定沿M→N运动，且P则P得微粒的速度为v=10故AB错误；C．由题可知mg=0.2NF若微粒带负电，重力与洛伦兹力的夹角为60Eq=0.2则此时E=10故C正确；D．若微粒带正电，重力与洛伦兹力的夹角为120Eq=0.2N与MN成150E=10故D错误。故选C。6、如图所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E=2N/C，第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场，并在y>h=1.6m的区域有磁感应强度也为B垂直于纸面向外的匀强磁场。一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点获得一初速度v0=42m/s，恰好能沿PO做匀速直线运动（PO与x轴负方向的夹角为θ=45°），并从原点O进入第一象限。已知重力加速度g(1)油滴所带电性以及磁场磁感应强度B；(2)油滴第二次经过y轴的坐标；(3)若第一象限内是磁感应强度仍为B，位置可变的矩形磁场，能让油滴在第一象限内回到x轴的磁场区域最小面积S。【来源】四川省叙州区第二中学2019-2020学年高二（下）期末模拟物理试题【答案】(1)负电，0.5T；(2)0，16+825m；(3)【解析】(1)由题意作图如图所示油滴在运动时所受合力为零，根据三力平衡可以判断油滴带负电，可得mg=qEBq解得B=0.5T(2)由题意可得mg=qE又有Bq解得r=y=1.6+1.6+所以油滴第二次经过y轴的坐标为0，16+8(3)满足条件的油滴在磁场内的运动轨迹如图所示则最小面积S=2r解得S=速度选择器/质谱仪1、如图所示是选择密度相同、大小不同纳米粒子的一种装置．待选粒子带正电且电量与其表面积成正比．待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域Ⅰ的板间电压为U，粒子通过小孔O2射入正交的匀强电场磁场区域Ⅱ，其中磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d。区域Ⅱ出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上．若半径为r0，质量为m0、电量为q0的纳米粒子刚好能沿直线通过，不计纳米粒子重力，则()A．区域Ⅱ中电场与磁场的强度的比值为2B．区域Ⅱ左右两极板的电势差为UC．若纳米粒子的半径r＞r0，则刚进入区域Ⅱ的粒子仍将沿直线通过D．若纳米粒子的半径r＞r0，仍沿直线通过，则区域Ⅱ的电场与原电场强度的比值为r【来源】2020届陕西省咸阳市高三（下）高考模拟检测（三）理综物理试题【答案】AD【解析】A．设半径为r0的纳米粒子加速后的速度为v，则：q设区域Ⅱ内电场强度为E，洛伦兹力等于电场力，即：q解得：E=B则区域Ⅱ的电场与磁场的强度的比值为2q0UB．区域Ⅱ左右两极板的电势差为：U故B错误；C．若纳米粒子的半径r＞r0，设半径为r的粒子的质量为m、带电量为q、被加速后的速度为v，则:m=(而q=(由12mv故洛伦兹力变小，粒子带正电，故粒子向左偏转，故C错误；D．由于v'=r0rv，故洛伦兹力与原来的洛伦兹力的比值为r0r，电场力与洛伦兹力平衡，故电场力与原来的电场力的比值为r02、如图所示,a、b、c、d四种离子,它们带等量同种电荷,质量为Ma=Mb＜Mc=Md,以不等的速率Va＜Vb=Vc＜Vd进入速度选择器后,有两种离子从选择器中射出,进入磁感应强度为B2的磁场.由此可以判断(不计离子重力)()A．四种离子带正电，射向D1的是a离子B．四种离子带负电，射向D1的是c离子C．四种离子带正电，射向D2的是d离子D．四种离子带负电，射向D2的是b离子【来源】2019人教版选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力3带电粒子在匀强磁场中的运动课时1半径公式和周期公式的简单应用拔高练习【答案】BD【解析】能通过速度选择器的为一定满足Eq=qvB，即速度为v=EB，有两个粒子通过，则其速度相同，故为b和c，在磁场B2中，根据R=mvBq，得出质量大的半径大，因D1的半径大，则为c离子，射向D2的是b离子，同时由于磁场3、如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是（）A．组成A束和B束的离子都带负电B．A束离子的比荷大于B束离子的比荷C．组成A束和B束的离子质量一定不同D．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外【来源】广东省湛江市2018-2019学年高二（上）期末物理试题【答案】B【解析】A离子进入磁场后向左偏，根据左手定则可以判断A束离子都带正电，同理可知B离子带负电，故A错误；经过速度选择器后的粒子速度相同，粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，满足qvB=qE，即不发生偏转的粒子具有共同的速度大小v=E/B；进入磁场区分开，轨道半径不等，根据公式R=mvqB可知，半径大的比荷小，所以A束离子的比荷（q/m）大于B束离子的比荷，但不能说明质量一定不同，故B正确，C错误；在速度选择器中，电场方向水平向右，A粒子所受电场力方向向右，B粒子所受电场力方向向左，所以A离子受的洛伦兹力方向向左，B离子受的洛伦兹力方向向右，根据左手定则可知，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内，故D错误．故选4、如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图．速度选择器中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B的方向垂直纸面向外，在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若它们的质量关系满足m甲=m乙<m丙=m丁，速度关系满足v甲<v乙=vA．甲、丁、乙、丙 B．乙、甲、丙、丁C．丙、丁、乙、甲 D．丁、甲、丙、乙【来源】2020届湖北省武汉市武昌区高三（下）6月调研考试（二）理综物理试题【答案】A【解析】四种粒子，只有两个粒子通过速度选择器，只有速度满足v=EB，才能通过速度选择器，所以通过速度选择器进入磁场的粒子是乙和丙，根据qvB1=mv2r知r=mvqB1，乙的质量小于丙的质量，所以乙的半径小于丙的半径，则乙打在P3点，丙打在P4点；甲的速度小于乙的速度，即小于EB，洛伦兹力小于电场力，粒子向下偏转，打在5、如图所示，虚线O1O2是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度为B1，匀强电场的场强为E（电场线没有画出）。照相底片与虚线O1O2垂直，其右侧偏转磁场的磁感应强度为B2。现有一个离子沿着虚线O1O2向右做匀速运动，穿过照相底片的小孔后在偏转磁场中做半径为R的匀速圆周运动，最后垂直打在照相底片上（不计离子所受重力）。(1)求该离子沿虚线运动的速度大小v；(2)求该离子的比荷qm(3)如果带电量都为q的两种同位素离子，沿着虚线O1O2射入速度选择器，它们在照相底片的落点间距大小为d，求这两种同位素离子的质量差△m。【来源】湖北省荆州市松滋市第一中学2020-2021学年高二（上）9月物理试题【答案】(1)v=EB1；(2)q【解析】(1)离子沿虚线做匀速直线运动，合力为0Eq=B1qv解得v=(2)在偏转磁场中做半径为R的匀速圆周运动，所以B解得q(3)设质量较小的离子质量为m1，半径R1；质量较大的离子质量为m2，半径为R2根据题意R2=R1+d它们带电量相同，进入底片时速度都为v，得BB联立得Δm=化简得Δm=6、如图，平行板电容器两极间的电势差为30V，两板间距为0.1m，板间同时存在磁感应强度大小B1=0.01T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.电容器右侧有一倾角θ=30∘的斜面，斜面上方有一正三角形区域abc，区域内分布有磁感应强度大小B2=0.02T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.质量为4×10-20kg、带电量为+2×1（1）粒子入射速度v0（2）粒子在三角形区域中运动的时间；（3）正三角形区域的最小边长。【来源】2021届福建省泉州市高中高三（上）质量监测物理试题（一）【答案】（1）v0=3×104m/s；（2）【解析】(1)根据平衡条件可得q又E=联立解得v(2)由几何关系可知，粒子在三角形磁场中运动的圆心角为α=则t=又T=根据洛伦兹力提供向心力q解得t=(3)由几何关系可知其边长L联立解得L=(47、如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，先在正交的电磁场中做匀速直线运动,穿过边界MN后进入垂直纸面向外的匀强磁场中做匀速圆周运动．已知匀强电场的电场强度为E，边界两侧匀强磁场的磁感应强度大小都为B，不计带电粒子所受重力．求(1)带电粒子运动的速度大小v;(2)粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；【来源】北京市门头沟2017--2018年高三一模考试物理试题【答案】（1）EB（2）mvqB【解析】（1）在复合场中做匀速直线运动，故Bqv=Eq，解得v=E（2）在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，故qvB=mv2r根据公式T=2πrv可得磁流体发电机、电磁流量计1、磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的磁场，磁场方向与两板平行，并与气流垂直，如图所示。把两板与外电阻R连接起来，在磁场力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流。设该气流的导电率(电阻率的倒数)为σ，则()A．该磁流体发电机模型的内阻为r＝LB．产生的感应电动势为E＝BavC．流过外电阻R的电流强度I＝BLvD．该磁流体发电机模型的路端电压为BL解析过程：根据左手定则知正电荷向上偏，负电荷向下偏，上极板带正电，下极板带负电，最终电荷处于平衡有：qvB=q解得电动势为：E＝BLv，内电阻为：r=ρ根据闭合电路欧姆定律有：I=那么路端电压为：U=IR=BLvR综上可知AC正确，BD错误。故选AC。2、磁流体发电机原理如图所示，等离子体高速喷射到加有强磁场的管道内，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向A、B两金属板偏转，形成直流电源对外供电。则（）A．仅减小两板间的距离，发电机的电动势将增大B．仅增强磁感应强度，发电机的电动势将减小C．仅增加负载的阻值，发电机的输出功率将减小D．仅减小磁流体的喷射速度，发电机的总功率将减小解析过程：AB．最终电荷受电场力与洛伦兹力平衡，有qvB=q解得UAB=Bdv只增大入射速度，则电势差增大，只增大磁感应强度，电势差增大，只增大两板之间的距离，电势差也会增大，故AB错误；C．依据电源的输出功率表达式P=（ER+r）2R，当RD．根据P当只减小磁流体的喷射速度，发电机的总功率将减小，故D正确。

故选D。3、如图所示为磁流体发电机的原理图。金属板M、N之间的距离为d=20cm，磁场的磁感应强度大小为B=5T，方向垂直纸面向里。现将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性）从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率为P=100W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R=100Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子：(1)判断M、N两金属板哪端电势高，并求该发电机的电动势大小；(2)试求等离子体从左侧喷入磁场时的速度大小；(3)为使灯泡正常放光，需要每秒钟有多少个离子打在金属板N上。解析过程：(1)根据左手定则可知，射入的等离子体中正离子将向金属板M偏转，负离子将向金属板N偏转，因此金属板M电势高；设电源的输出电压为U，则P=不考虑发电机的内阻，得E=U=100V(2)由Bqv=q解得v=100m/s(3)每秒钟经过灯泡L的电荷量Q=It而I=所以每秒钟打在金属板N上的离子个数为n=4、如图为磁流体发电机的原理示意图，间距为d的平行金属板M、N间有磁感应强度大小为B且方向垂直纸面向里的匀强磁场，将一束含有大量带正电和带负电的等离子体以速度v水平喷入磁场，两金属板间就产生电压.定值电阻R0、滑动变阻器R（最大值为2R0）及开关S串联后接在M、N两端，已知磁流体发电机的电阻为r（1.5R0<r<2R0），则在电路闭合、滑动变阻器的滑片A．金属板M为电源正极，N为电源负极B．电阻R0消耗功率的最大值为C．滑动变阻器消耗功率的最大值为BD．发电机的输出功率先增大后减小解析过程：A．等离子体喷入磁场后，由左手定则可知正离子向N板偏转，负离子向M板偏转，即金属板M为电源负极，N为电源正极，故A错误；B．等离子体稳定流动时，洛伦兹力与电场力平衡，即Bqv=q可得电源电动势E=Bdv，当滑片P位于b端时，电路中电流最大，电阻R0P故B正确；C．滑动变阻器最大阻值为2R0，小于定值电阻与电源内阻之和，故滑动变阻器阻值为P故C错误； D．因1.5R0<r<2R0，所以滑片Pr=由外电阻与内阻相等时电源输出功率最大可知，滑片P由a端向b端滑动的过程中，发电机的输出功率先增大后减小，故D正确。故选：BD。5、如图是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场．现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性），垂直喷入磁场，每个离子的速度为v，负载电阻阻值为R，当发电机稳定发电时，负载中电流为I，则A．a板电势比b板电势低B．磁流体发电机极板两端的电压U=BdvC．负载电阻两端的电压大小为BdvD．两板间等离子体的电阻率ρ=（Bdv-IR）S【来源】2017届江西省宜春市上高二中高三高考热身物理试题【答案】D【解析】A.根据左手定则，正电荷向上偏转，所以a板带正电，电势高，故A错误；BC.最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有：qvB=q解得：E=Bdv根据闭合电路欧姆定律，有：I=故路端电压：U=IR=电阻R两端的电压也为RBdvR+r，故B、CD.根据欧姆定律有：R+r=r为板间电离气体的电阻，且有：r=ρ联立得到电阻率ρ的表达式为：ρ=故D正确；6、磁流体发电是一项新兴技术，如图是磁流体发电机的示意图。平行金属板P、Q间距为d、面积为S，两金属板和电阻R连接。一束等离子体以恒定速度v0垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，电路稳定时电阻R两端会产生恒定电势差U。假定等离子体在两板间均匀分布，忽略边缘效应，则等离子体的电导率δA．UdBdvC．USBdv【来源】2020届浙江省“超级全能生”高考选考科目3月联考（B）物理试题【答案】A【解析】根据左手定则，等离子体中正电荷受到的洛伦兹力方向向上，负电荷受到的洛伦兹力方向向下，因此P、Q极板分别为电源的正极、负极，电路稳定时根据平衡条件有q得电源电动势为E=Bd根据闭合电路欧姆定律得电流I=内阻r=ρ结合I=δ=联立得电导率δ=故BCD错误，A正确。故选A。7、磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体（含有大量正、负带电粒子）垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极。稳定时两板间等离子体有电阻。忽略边缘效应，下列判断正确的是（）A．上板为负极B．上、下两极板间的电压U=BvdC．等离子体浓度越高，电动势越大D．该发电机不需要外界提供能量【来源】2020届北京市人大附中高三（下）三模物理试题【答案】A【解析】A．大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的下极板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到上极板上，故上极板为负极，故A正确。

B．根据qvB=q得E=Bdv磁流体发电机具有内阻，上下极板两端为路端电压，故U＜Bdv，故B错误。C．由表达式E=Bdv可知，电动势与等离子体的浓度无关，故C错误；D．该发电机需要外界不断的射入等离子体，则也需要外界提供能量，故D错误。故选A。8、如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，管道高度为h，上、下两面是绝缘板，前后两侧M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向。管道内始终充满导电液体，M、N两导体板间液体的电阻为r，开关S闭合前后，液体均以恒定速率v0沿x（1）开关S断开时，求M、N两导板间电压U0，并比较M、N（2）开关S闭合后，求：a.通过电阻R的电流I及M、N两导体板间电压U；b.左右管道口之间的压强差△p【来源】北京市首都师范大学附属中学2019-2020学年高二上学期末物理试题【答案】（1）U0=Bdv0，φM>φN（2）a．U=【解析】（1）该发电装置原理图等效为如图，管道中液体的流动等效为宽度为d的导体棒切割磁感线，产生的电动势E=Bdv0则开关断开时U0=Bdv0由右手定则可知等效电源MN内部的电流为N到M，则M点为等效正极，有φM（2）a．由闭合电路欧姆定律I=外电路两端的电压：U=IR=b．设开关闭合后，管道两端压强差分别为△p，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后管道内液体受到安培力为F安△F联立可得管道两端压强差的变化为：△9、磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板A、B和电阻R连接，A、B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）以速度v喷入磁场，A、B两板间便产生电压，成为电源的两个电极。下列推断正确的是（）A．A板为电源的正极B．电阻R两端电压等于电源的电动势C．若减小两极板的距离，则电源的电动势会减小D．若增加两极板的正对面积，则电源的电动势会增加【来源】2020届江苏省连云港市赣榆区智贤中学高三（下）考前模拟考试物理试题【答案】C【解析】A．等离子体进入磁场，根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B板带正电，为电源的正极，A极为电源的负极，故A错误；B．分析电路结构可知，A、B为电源的两极，R为外电路，故电阻R两端电压为路端电压，小于电源的电动势，故B错误；CD．粒子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有qvB=q解得U=Bdv减小两极板的距离d，电源的电动势减小，增加两极板的正对面积，电动势不变，故C正确，D错误。故选C。10、磁流体发电是一项新兴技术。如图所示,平行金属板之间有一个很强的磁场,将一束含有大量正、负带电粒子的的等离子体,沿图中所示方向喷入磁场,图中虚线框部分相当于发电机,把两个极板与用电器相连,则A．用电器中的电流方向从A到BB．用电器中的电流方向从B到AC．若只增大带电粒子电量,发电机的电动势增大D．若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大【来源】安徽省宣城市2019-2020学年高二（下）期末物理试题【答案】AD【解析】A、B项：首先对等离子体进行动态分析：开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上（负离子所受洛伦兹力方向向下），则正离子向上板聚集，负离子则向下板聚集，两板间产生了电势差，即金属板变为一电源，且上板为正极下板为负极，所以通过用电器的电流方向从A到B，故A正确，B错误；C、D项：此后的正离子除受到向上的洛伦兹力f外还受到向下的电场力F，最终两力达到平衡，即最终等离子体将匀速通过磁场区域，因f=qvB，F=qEd，则qvB=qEd，解得E=Bdv，所以电动势E与速度v及磁场B成正比，所以故选：AD。11、如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。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）沿垂直于磁场的方向喷入磁场。把P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是（）A．Q板的电势高于P板的电势B．R中有由b向a方向的电流C．若只改变磁场强弱，R中电流保持不变D．若只增大粒子入射速度，R中电流增大【来源】2020届北京市东城区高三（下）二综合练习（二模）物理试题【答案】D【解析】AB．等离子体进入磁场，根据左手定则可知正电荷向上偏，打在上极板上；负电荷向下偏，打在下极板上；所以上极板带正电，下极板带负电，则P板的电势高于Q板的电势，流过电阻电流方向由a到b；故A错误，B错误；C．根据稳定时电场力等于磁场力即：则有：U=Bdv再由欧姆定律：I=电流与磁感应强度成正比，改变磁场强弱，R中电流也改变；故C错误；D．由上分析可以知道，若只增大粒子入射速度，R中电流也会增大；故D正确。故选D。12、如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为d，极板的长、宽分别为a、b，面积为S，这两个电极与可变电阻R相连．在垂直于前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体——等离子体，等离子体以速度v向右流动，并通过专用通道导出，不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，下列说法不正确的是（）A．磁流体发电机的电动势为E＝BbvB．可变电阻R中的电流方向是从P到QC．可变电阻R上消耗的最大电功率为BD．可变电阻R上消耗的最大电功率为B【来源】2020届江苏省扬州市扬州中学高三（下）六月模拟物理试题【答案】AC【解析】A．稳定时即气体离子不再偏转，此时qvB=qE=q整理得发电机电动势为E=U=dvB故A错误；B．根据左手定则可判断等离子体中的正离子向上极板偏转、负离子向下极板偏转，即上极板为正极，故可变电阻R中的电流方向是从P到Q，故B正确；CD．根据电流方向，判断高温电离气体的横截面积为S，长度为d，所以内阻为r=ρ当外电阻等于电源内阻即R=r时外电路即可变电阻R消耗的电功率最大，最大值为P故C错误，D正确。本题选不正确的，故选AC。13、如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为d，极板长和宽分别为a和b，这两个电极与可变电阻R相连，在垂直前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为B．发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体——等离子体，等离子体以速度v向右流动，并通过专用通道导出．不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，则A．运动的等离子体产生的感应电动势为E=BavB．可变电阻R中的感应电流方向是从Q到PC．若可变电阻的阻值为R=ρdabD．若可变电阻的阻值为R=ρdab【来源】【全国百强校】湖南省岳阳市第一中学2018-2019学年高二上学期期末考试物理试题【答案】CD【解析】根据平衡有：qvB=qEd，解得电源的电动势E=Bdv，故A错误；根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向上，负电荷受到的洛伦兹力向下，故电流向上经过电源，向下经过电阻，即可变电阻R中的感应电流方向是从P到Q，故B错误；运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势，相当于电源，其内阻为R=ρd霍尔元件1、利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电压U，下列说法中正确的是（）A．若元件的载流子是正离子，则D侧面电势高于C侧面电势B．若元件的载流子是自由电子，则D侧面电势高于C侧面电势C．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平D．在测地球两极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直【来源】【新东方】高物615【答案】B【解析】AB．若元件的载流子是自由电子，根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，D表面带正电，所以D表面的电势高；同理，若元件的载流子是正离子，则C侧面电势高；选项A错误，B正确；C．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过．故C错误；D．在测地球两极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平，让磁场垂直通过．故D错误。故选B。2、霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数，且k＞0）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（）A．磁感应强度B越大，霍尔元件的前、后表面的电势差U越大B．k越大，传感器灵敏度（ΔUΔzC．若图中霍尔元件是电子导电，则下表面电势高D．电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越小【来源】【新东方】高物621【答案】B【解析】A．根据左手定则可知，电荷将在洛伦兹力的作用下向上下偏转，因此上下表面之间存在电势差，前、后表面不存在电势差，A错误；BD．设霍尔元件长、宽、高分别为a、b、c如图所示，达到平衡时q又I=nqvS=nqvbc整理的U=BI可知电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越大有①式可得U=从而ΔU因此k越大，传感器灵敏度（ΔUΔz）越高，B正确，DC．由于电子运动的方向与电流方向相反，根据左手定则可知，电子向下偏转，上表面电势高，C错误。故选B。3、利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数，现测得一块横截面为矩形的金属导体的长为a、宽为b、厚为d，并加有与侧面垂直向里的匀强磁场B，当通以图示方向向右的电流I时，在导体上、下表面间用电压表测得电压为U．已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是A．导体板上表面电势比下表面高 B．该导体单位体积内的自由电子数为IC．该导体单位体积内的自由电子数为BIeUb D．该导体单位体积内的自由电子数为【来源】浙江省杭州市91高中联盟2019-2020学年高二（上）期中物理试题【答案】C【解析】A.电流方向水平向右，则自由电子的运动方向水平向左，根据左手定则，电子向上偏，上表面得到电子带负电，下表面失去电子带正电．所以下表面的电势高，故A错误．BCD.电流的微观表达式为I=nevSn表示单位体积内的电子数，S表示横截面积，则n=最终电子受电场力和洛伦兹力处于平衡，有：e则v=所以n=故C正确BD错误．4、如图，金属导体的长度，宽度，厚度分别为a、b、d，导体处在方向垂直前后面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中。现给导体通以图示方向的恒定电流，稳定后，用电压表测得导体上、下表面的电压大小为U。下列说法正确的是（）A．上表面的电势高于下表面的电势B．导体单位体积内的自由电子数越多，电压表的示数越大C．导体中自由电子定向移动的速度大小为v=D．导体中自由电子定向移动的速度大小为【来源】2020届四川省成都市高三（下）高中毕业班摸底考试物理试题【答案】C【解析】A．电流方向向右，电子定向移动方向向左，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向上，则上表面积累了电子，上下表面之间产生向上的电场，所以上表面的电势比下表面的电势低，选项A错误；CD．稳定时有得自由电子定向移动的速度为v=选项C正确，D错误；B．电流的微观表达式是I=nevS可知导体单位体积内的自由电子数n=又S=db，v=代入得U=可见导体单位体积内的自由电子数越多，电压表的示数越小，选项B错误。故选C。5、如下图所示，导电物质为电子（电量为e）的霍尔元件长方体样品于磁场中，其上下表面均与磁场方向垂直，其中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。1、3间距为a，2、4间距为b，厚度为c，若开关S1处于断开状态、开关S2处于闭合状态，电压表示数为0；当开关S1、S2闭合后，三个电表都有明显示数。已知霍尔元件单位体积自由电子数为n，霍尔元件所在空间磁场可看成匀强磁场，磁感应强度为B，由于温度非均匀性等因素引起的其它效应可忽略，当开关S1、S2闭合且电路稳定后，右边电流表示数为I，下列结论正确的是（）A．接线端2的电势比接线端4的电势高B．增大R1，电压表示数将变大C．霍尔元件中电子的定向移动速率为v=D．电路稳定时，电压表读数为BI【来源】2021届浙江省杭州地区（含周边）重点中学高三（上）期中物理试题【答案】D【解析】A．霍尔元件中电子从3向1运动，磁场方向竖直向下，电子受到的洛伦兹力向右，稳定后霍尔元件右端带负电，左端带正电，说明接线端2的电势比接线端4的电势低，故A错误；B．霍尔元件中的电子受到向右洛伦兹力，向左的电场力，待稳定后二力相等，则有Bev=解得U=Bbv增大R1，线圈中的电流减小，磁感应强度变小，说明电压表示数将变小，故B错误；C．根据电流的定义式可知I=解得v=霍尔元件中电子的定向移动速率v=Inebc，故D．电路稳定时，电压表读数为U=Bbv，将C选项中速率的表达式代入可得U=故D正确。故选D。6、电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（）A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制【来源】2019人教版选择性必修第二册第五章传感器第1~3节认识传感器常见传感器的工作原理及应用利用传感器制作简单的自动控制装置提升练习【答案】B【解析】A．由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；B．当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将