2022届全国高三物理模拟试题汇编：洛伦兹力应用

更新时间：2022-08-06 浏览次数：58 类型：二轮复习

一、单选题

1. (2022·广东模拟) 如图所示，M、N为速度选择器的上、下两个带电极板，两极板间有匀强电场和匀强磁场。匀强电场的场强大小为E、方向由M板指向N板，匀强磁场的方向垂直纸面向里。速度选择器左右两侧各有一个小孔P、Q，连线 $\text{[math]}$ 与两极板平行。某种带电微粒以速度v从P孔沿 $\text{[math]}$ 连线射入速度选择器，从Q孔射出。不计微粒重力，下列判断正确的是（）

A . 带电微粒一定带正电 B . 匀强磁场的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ C . 若将该种带电微粒以速率v从Q孔沿 $\text{[math]}$ 连线射入，不能从P孔射出 D . 若将该带电微粒以 $\text{[math]}$ 的速度从P孔沿 $\text{[math]}$ 连线射入后将做类平抛运动

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2. (2022高三下·常州月考) 利用质谱仪检测电量相等（4价）的气态C14和C12离子的浓度比，结合C14衰变为N14的半衰期，可以判断古代生物的年龄。如图所示，离子从容器A下方的狭缝S₁飘入电场，经电场加速后通过狭缝S₂、S₃垂直于磁场边界MN射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，检测分离后离子的电流强度可得离子的浓度比。测得 $\text{[math]}$ ，则C14和C12的浓度比为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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3. (2022·邯郸模拟) 如图所示，利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测霍尔元件输出的霍尔电压。已知图中的1、2、3、4是霍尔元件（载流子为电子）上的四个接线端，开关 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 闭合后，电流表A和电表甲、乙都有明显示数，下列说法正确的是（）

A . 通过霍尔元件的磁场方向竖直向上 B . 电表甲为电压表，电表乙为电流表 C . 接线端2的电势低于接线端4的电势 D . 若减小 $\text{[math]}$ 的电阻、增大 $\text{[math]}$ 的电阻，则电表乙的示数一定增大

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4. (2022·泉州模拟) 如图，方形金属棒放在匀强磁场中，磁场方向垂直前后表面向里，金属棒通有从左到右的恒定电流I后将会产生霍尔效应，则（）

A . 金属棒上表面的电势高于下表面 B . 金属棒前表面的电势高于后表面 C . 仅增大磁感应强度，霍尔电压将变大 D . 仅增大金属棒长度ab，霍尔电压将变大

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5. (2021·郑州模拟) 图示装置叫质谱仪，最初是由阿斯顿设计的，是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其工作原理如下：一个质量为m、电荷量为g的离子，从容器A下方的小孔 $\text{[math]}$ 飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过 $\text{[math]}$ 沿着与磁场垂直的方向，进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相的底片D上。不计离子重力。则（）

A . 离子进入磁场时的速率为 $\text{[math]}$ B . 离子在磁场中运动的轨道半径为 $\text{[math]}$ C . 离子在磁场中运动的轨道半径为 $\text{[math]}$ D . 若a、b是两种同位素的原子核，从底片上获知a、b在磁场中运动轨迹的直径之比是 $\text{[math]}$ ，则a、b的质量之比为 $\text{[math]}$

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6. (2020·盐城模拟) 如图所示，宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场中，当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生电压，这样就实现了将电流输入转化为电压输出。为提高输出的电压，可采取的措施是（）

A . 增大d B . 减小d C . 增大h D . 减小h

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7. (2020·台州模拟) 如图所示，长方形金属导体左、右、上、下、前、后六个表面分别用 $\text{[math]}$ 表示，匀强磁场垂直 $\text{[math]}$ 面向外，当电流I从 $\text{[math]}$ 面流向 $\text{[math]}$ 面时，导体会产生霍尔电压U_H。若实验中导体尺寸、电流I和磁感应强度B保持不变，下列说法正确的是（）

A . U_H存在于导体的X₁、X₂之间，且X₁面的电势高于X₂面的电势 B . U_H存在于导体的Y₁、Y₂之间，且Y₁面的电势高于Y₂面的电势 C . 若更换金属种类，使单位体积内自由电子数增大，则U_H也会增大 D . 导体X₁、X₂两面间的电阻等于 $\text{[math]}$

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二、多选题

8. (2022·广东模拟) 如图是回旋加速器的原理图，由两个半径均为R的D形盒组成，D形盒上加周期性变化的电压，电压的值为U，D形盒所在平面有垂直盒面向下的磁场，磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器中被加速，则（）

A . 粒子每次经过D形盒之间的缝隙后动能增加qU B . 粒子每次经过D形盒之间的缝隙后速度增大 $\text{[math]}$ C . 粒子以速度v在D形盒内运动半圆后动能增加2qυBR D . 粒子离开D形盒时动能为 $\text{[math]}$

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9. (2021高三上·山东开学考) 回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的正对的D形金属盒Ⅰ和Ⅱ半径均为 $\text{[math]}$ ，两盒间狭缝的间距为 $\text{[math]}$ ，磁感应强度为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为 $\text{[math]}$ ，电荷量为 $\text{[math]}$ ，加在狭缝间的方波型电压如图乙所示。粒子在 $\text{[math]}$ 时间内，从 $\text{[math]}$ 处均匀地飘入狭缝，视初速度为零。下列说法正确的是（　　）

A . 粒子每次在D形金属盒Ⅰ中运动时间不同 B . 粒子每次在D形金属盒Ⅰ中运动时间相同 C . 粒子射出时的动能与 $\text{[math]}$ 成正比 D . 粒子射出时的动能与 $\text{[math]}$ 无关

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10. (2021·马鞍山模拟) 回旋加速器的工作原理如图所示。D₁和D₂是两个中空的半圆金属盒，它们之间接电压为U的交流电源。中心A处的粒子源产生的带电粒子，初速度可视为0，在两盒之间被电场加速。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场B中，粒子在磁场中做匀速圆周运动。忽略两盒缝之间的距离。已知粒子被第一次加速后，经过时间t，再次到达盒缝处，与A的距离为d。则（）

A . 电场变化的周期为t B . 粒子被2次加速后，再次经过盒缝时，与A的距离为d C . 粒子的最大动能与金属盒半径R有关，与加速电压U无关 D . 粒子在加速器中运动的时间与加速电压U、金属盒半径R均有关

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11. (2020·长春模拟) 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R。两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的粒子，在加速器中被加速，加速电压为U。下列说法正确的是（）

A . 交变电场的周期为 $\text{[math]}$ B . 粒子射出加速器的速度大小与电压U成正比 C . 粒子在磁场中运动的时间为 $\text{[math]}$ D . 粒子第1次经过狭缝后进入磁场的半径为 $\text{[math]}$

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12. (2020·山东模拟) 大型对撞机是科学研究的重要工具，中国也准备建造大型正负电子对撞机，预计在2022至2030年之间建造，对撞机是在回旋加速器的基础上逐步发展出来的。回旋加速器的原理示意图如图所示， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 是两个中空的半圆金属盒，均和高频交流电源相连接，在两盒间的窄缝中形成匀强电场，两盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，中央O处是粒子源。若忽略粒子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（）

A . 带电粒子每运动一周被加速两次 B . 带电粒子在磁场中运动的周期越来越小 C . 粒子的最大速度与半圆金属盒的尺寸无关 D . 磁感应强度越大，带电粒子离开加速器时的动能就越大

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三、综合题

13. (2022·潮州模拟) 在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。从离子源发出的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求：
1. （1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v；
2. （2）能通过N打到硅片上的离子的比荷 $\text{[math]}$ ，并判断该离子的带电性质。
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14. (2021·深圳模拟) 如图所示，半径为L的金属圆环内部等分为两部分，两部分各有垂直于圆环平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为B₀ ，与圆环接触良好的导体棒绕圆环中心0匀速转动。圆环中心和圆周用导线分别与两个半径为R的D形金属盒相连，D形盒处于真空环境且内部存在着磁感应强度为B的匀强磁场，其方向垂直于纸面向里。t=0时刻导体棒从如图所示位置开始运动，同时在D形盒内中心附近的A点，由静止释放一个质量为m，电荷量为－q（q>0）的带电粒子，粒子每次通过狭缝都能得到加速，最后恰好从D形盒边缘出口射出。不计粒子重力及所有电阻，忽略粒子在狭缝中运动的时间，导体棒始终以最小角速度ω（未知）转动，求：
1. （1） ω的大小；
2. （2）粒子在狭缝中加速的次数；
3. （3）考虑实际情况，粒子在狭缝中运动的时间不能忽略，求狭缝宽度d的取值范围。
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试卷信息

小学

初中

高中

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副标题：

*注意事项：

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