1、学业分层测评(二十二)洛伦兹力与现代科技(建议用时：45分钟)学业达标1(多选)如图5612为一“滤速器”装置的示意图a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO运动，由O射出，不计重力作用可能达到上述目的的办法是()图5612A使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外【解析】要使电子沿直线OO运动，则电子
2、在竖直方向所受电场力和洛伦兹力平衡，若a板电势高于b板，则电子所受电场力方向竖直向上，其所受洛伦兹力方向必向下，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里，故A选项正确同理可判断D选项正确【答案】AD2(多选)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5613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两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是() 【导学号：29682098】图5613A电势差UCD仅与材料有关B若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD0C仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大D在测定地球赤道上方的地磁场强
3、弱时，元件的工作面应保持水平【解析】电势差UCD与磁感应强度B、材料有关，选项A错误；若霍尔元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子向C侧面偏转，则电势差UCD，电子沿轨迹运动，出场区时速度vv0B若v0，电子沿轨迹运动，出场区时速度vv0C若v0v0D若v0，电子沿轨迹运动，出场区时速度v，即洛伦兹力大于静电力，因而轨迹向下偏转，静电力做负功，动能减小，出场区时速度vv0，B正确、A错误；v0v0，D错误、C正确【答案】BC10(多选)北半球某处，地磁场水平分量B10.8104 T，竖直分量B20.5104 T，海水向北流动，海洋工作者测量海水的流速时，将两极板插入此海水中，保持两极板正
4、对且垂线沿东西方向，两极板相距d20 m，如图5619所示，与两极板相连的电压表(可看作是理想电压表)示数为U0.2 mV，则()图5619A西侧极板电势高，东侧极板电势低B西侧极板电势低，东侧极板电势高C海水的流速大小为0.125 m/sD海水的流速大小为0.2 m/s【解析】由于海水向北流动，地磁场有竖直向下的分量，由左手定则可知，正电荷偏向西侧极板，负电荷偏向东侧极板，即西侧极板电势高，东侧极板电势低，故选项A正确；对于流过两极板间的带电粒子有：qvB2q，即v m/s0.2 m/s，故选项D正确【答案】AD11在x轴上方有匀强电场，场强为E，在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如
5、图5620所示在x轴上有一点M，离O点距离为l，现有一带电量为q的粒子，从静止开始释放后能经过M点，求如果此粒子在y轴上静止释放，其坐标应满足什么关系？(重力忽略不计) 【导学号：29682100】图5620【解析】要使带电粒子从静止释放后能运动到M点，必须把粒子放在电场中A点先加速才行，当粒子经加速后以速度v进入磁场，在磁场中只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，运动半周后到达B点，再做减速运动，上升到与A点等高处，再返回做加速运动，到B点后又以速度v进入磁场做圆周运动，半径与前者相同，以后重复前面的运动，从图中可以看出，要想经过M点，OM距离应为直径的整数倍，即满足2Rnl.2RnlREqym
6、v2联立可得：y(n1、2、3、)【答案】y(n1、2、3、)12如图5621所示，在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，其竖直边界AB、CD的宽度为d，在边界AB左侧是竖直向下、场强为E的匀强电场，现有质量为m、带电量为q的粒子(不计重力)从P点以大小为v0的水平初速度射入电场，随后与边界AB成45射入磁场若粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且碰不到正极板图5621(1)请画出上述过程中粒子的运动轨迹，并求出粒子进入磁场时的速度大小v；(2)求匀强磁场的磁感应强度B；(3)求金属板间的电压U的最小值【解析】(1)轨迹如图所示vv0.(2)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动设其轨道半径为R，由几何关系可知RdqvBm，解得B.(3)粒子进入板间电场至速度减为零且恰不与正极板相碰时，板间电压U最小，由动能定理有qU0mv2解得U.【答案】(1)轨迹见解析图v0(2)(3)