專題強(qiáng)化十九洛倫茲力與現(xiàn)代科技1~9題,每小題8分,共72分。A級基礎(chǔ)對點練對點練1質(zhì)譜儀1.(2025·江蘇常州模擬)利用質(zhì)譜儀檢測電荷量相等(4價)的氣態(tài)14C和12C離子的濃度比,結(jié)合14C衰變?yōu)?4N的半衰期,可以判斷古代生物的年齡。如圖所示,離子從容器A下方的狹縫S1飄入電場,經(jīng)電場加速后通過狹縫S2、S3垂直于磁場邊界MN射入勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,離子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后發(fā)生分離,檢測分離后離子的電流可得離子的濃度比。測得IPIQ=143,則14C和12CA.143 B.3C.12 D.2.(多選)(2025·重慶沙坪壩高三模擬)某一具有速度選擇器的質(zhì)譜儀原理如圖所示,裝置Ⅰ為粒子加速器,加速電壓為U1;裝置Ⅱ為速度選擇器,磁場與電場正交,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,電場未畫出,兩板間距離為d;裝置Ⅲ為偏轉(zhuǎn)分離器,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,從裝置Ⅰ上極板無初速度進(jìn)入加速器,恰能沿直線通過裝置Ⅱ,進(jìn)入裝置Ⅲ后做勻速圓周運動。不計粒子重力,則下列說法正確的是()A.裝置Ⅱ的左極板帶正電B.裝置Ⅱ兩板間電壓為B1d2C.若粒子質(zhì)量變?yōu)?m,其他條件不變,經(jīng)加速后進(jìn)入裝置Ⅱ?qū)⑾蛴覀?cè)極板偏轉(zhuǎn)D.若粒子質(zhì)量變?yōu)?m,同時改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B1,其他條件不變,粒子進(jìn)入裝置Ⅲ后做勻速圓周運動的半徑為原來的2倍對點練2回旋加速器3.如圖為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖,其中盒縫間的加速電場電場強(qiáng)度大小恒定,且被限制在A、C板間,虛線中間不需加電場,帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場,經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中做勻速圓周運動,對這種改進(jìn)后的回旋加速器,下列說法正確的是()A.加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)B.帶電粒子每運動一周被加速一次C.帶電粒子每運動一周P1P2等于P2P3D.加速電場方向需要做周期性的變化4.(多選)(2025·山東濟(jì)寧高三開學(xué)考)回旋加速器是將半徑為R的兩個D形盒置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,兩盒間的狹縫很小,兩盒間接電壓為U的高頻交流電源。電荷量為q的帶電粒子從粒子源A處進(jìn)入加速電場(初速度為零),若不考慮相對論效應(yīng)及粒子所受重力,下列說法正確的是()A.增大狹縫間的電壓U,粒子在D形盒內(nèi)獲得的最大速度不變B.粒子第一次在D2中的運動時間大于第二次在D2中的運動時間C.粒子第一次與第二次在D2磁場中運動的軌道半徑之比為1∶3D.若僅將粒子的電荷量變?yōu)閝2,則交流電源頻率應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?對點練3電場與磁場疊加的應(yīng)用實例5.一對平行金屬板中存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,其中電場的方向與金屬板垂直,磁場的方向與金屬板平行且垂直紙面向里,如圖所示。一質(zhì)子(11H)以速度v0自O(shè)點沿中軸線射入,恰沿中軸線做勻速直線運動。下列粒子分別自O(shè)點沿中軸線射入,能夠做勻速直線運動的是(所有粒子均不考慮重力的影響)(A.以速度v02射入的正電子B.以速度v0射入的電子(-1C.以速度2v0射入的氘核(1D.以速度4v0射入的α粒子(26.(多選)(2024·湖北卷,9)磁流體發(fā)電機(jī)的原理如圖所示,MN和PQ是兩平行金屬極板,勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里。等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負(fù)帶電粒子)從左側(cè)以某一速度平行于極板噴入磁場,極板間便產(chǎn)生電壓。下列說法正確的是()A.極板MN是發(fā)電機(jī)的正極B.僅增大兩極板間的距離,極板間的電壓減小C.僅增大等離子體的噴入速率,極板間的電壓增大D.僅增大噴入等離子體的正、負(fù)帶電粒子數(shù)密度,極板間的電壓增大7.(2025·八省聯(lián)考山陜青寧卷,7)人體血管狀況及血液流速可以反映身體健康狀態(tài)。血管中的血液通常含有大量的正負(fù)離子。如圖,血管內(nèi)徑為d,血流速度v方向水平向右?，F(xiàn)將方向與血管橫截面平行,且垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場施于某段血管,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B,當(dāng)血液的流量(單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積)一定時()A.血管上側(cè)電勢低,血管下側(cè)電勢高B.若血管內(nèi)徑變小,則血液流速變小C.血管上下側(cè)電勢差與血液流速無關(guān)D.血管上下側(cè)電勢差變大,說明血管內(nèi)徑變小8.(2025·浙江G12名校協(xié)作體高三月考)汽車裝有加速度傳感器,以測量汽車行駛時的縱向加速度。如圖所示,加速度傳感器有一個彈性梁,一端夾緊,另一端固定著霍爾元件,處在上下正對的兩個磁體中央位置,霍爾元件中通入從左往右的電流。如果傳感器有向上的縱向加速度,則傳感器的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)離開它的靜止位置而向下偏移。偏移程度與加速度大小有關(guān)。以下說法正確的是()A.當(dāng)傳感器的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)向下偏移時,若霍爾元件材料為金屬導(dǎo)體,則前表面比后表面的電勢高B.當(dāng)傳感器的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)向下偏移時,若將N、S磁極對調(diào),則前后表面電勢的高低情況相反C.若汽車縱向加速度為0,增大電流,則監(jiān)測到的霍爾電壓也會增大D.若汽車速度增大,則控制電路監(jiān)測到的霍爾電壓也增大B級綜合提升練9.(2024·江西卷,7)石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新材料,具有豐富的電學(xué)性能?，F(xiàn)設(shè)計一電路測量某二維石墨烯樣品的載流子(電子)濃度。如圖(a)所示,在長為a,寬為b的石墨烯表面加一垂直向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電極1、3間通以恒定電流I,電極2、4間將產(chǎn)生電壓U。當(dāng)I=1.00×10-3A時,測得U-B關(guān)系圖線如圖(b)所示,元電荷e=1.60×10-19C,則此樣品每平方米載流子數(shù)最接近()A.1.7×1019 B.1.7×1015C.2.3×1020 D.2.3×101610.(10分)(2024·上海卷,五-2)某回旋加速器的示意圖如圖所示,兩個相同且正對的半圓形中空金屬盒D1、D2內(nèi)分布有垂直金屬盒表面的勻強(qiáng)磁場,D1、D2縫隙間的狹窄區(qū)域有交變電場。初動能為零的帶電粒子從縫隙中靠近D2的圓心O處經(jīng)電場加速后,以垂直磁場的速度進(jìn)入D1。(1)(5分)粒子由D1向D2運動的過程,洛倫茲力做的功為W,沖量為I,則()A.W=0,I=0 B.W=0,I≠0C.W≠0,I=0 D.W≠0,I≠0(2)(5分)將11H和13H同時自圖中O處釋放,忽略其在電場中加速的時間和粒子間的相互作用,11H偏轉(zhuǎn)3個12圓時動能為Ek1,此時13H的動能為Ek2,則A.1∶9 B.1∶3 C.1∶1 D.9∶1E.3∶1C級培優(yōu)加強(qiáng)練11.(18分)(2024·甘肅卷,15)質(zhì)譜儀是科學(xué)研究中的重要儀器,其原理如圖所示。Ⅰ為粒子加速器,加速電壓為U;Ⅱ為速度選擇器,勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E1,方向沿紙面向下,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,方向垂直紙面向里;Ⅲ為偏轉(zhuǎn)分離器,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,方向垂直紙面向里。從S點釋放初速度為零的帶電粒子(不計重力),加速后進(jìn)入速度選擇器做直線運動,再由O點進(jìn)入分離器做圓周運動