考点33 洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动 (考点专练)-备战2021年高考物理考点微专题

考点33 洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动

一、单选题

1．（2020·江苏高三月考）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏翻开时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作，当显示屏合上时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，这是一块长为a、宽为b、高为c的半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，元件中通入方向向右的恒定电流。当显示屏合上时，元件处于垂直于上表面且方向向下的匀强磁场中，元件的前、后表面间产生电压U，以此来控制屏幕的熄灭。则元件的（）

A．前表面的电势低于后表面

B．前、后表面间的电压U与a的大小有关

C．前、后表面间的电压U与b的大小有关

D．前、后表面间的电压U与c的大小有关

【答案】D

【详解】A．电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向里，则后表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势高，A错误；

BCD．稳定后，后续电子受力平衡可得

U

e evB

=

b

根据电流的微观表达式可知

I neSv nebcv

==

解得

BI

1

=⨯

U

ne c

所以前、后表面间的电压U与c成正比，与a和b无关，BC错误D正确。

故选D。

2．（2020·广东高三专题练习）关于电场和磁场、电场线和磁感线，下列说法正确的是（）

A．电场和磁场都是假想的，不是客观存在

B．在电场中的电荷一定受到电场力的作用，在磁场中的运动电荷一定受到磁场力的作用

C．电场线和磁感线是为了形象描述场的强弱和方向而人为引入的

D．电场线发源于正电荷，磁感线发源于N级

【答案】C

【详解】A．磁场和电场一样，都是客观存在的真实的物质，是一种特殊的物质形态，故A错误；B．在电场中的电荷一定受到电场力的作用，在磁场中的运动电荷不一定受到磁场力的作用，要看磁场的方向与电荷运动的方向是否有一定的夹角，故B错误；

C．电场线和磁感线是为了形象描述场的强弱和方向而人为引入的，是虚拟的，故C正确；

D．电场线发源于正电荷或无穷远，磁感线发源于N级，故D错误。

故选C。

3．（2020·浙江杭州市·高三月考）假如高速电子流以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则电子流在进入地球周围的空间时，将（）

A．稍向东偏转B．稍向西偏转

C．稍向北偏转D．竖直向下沿直线射向地面

【答案】B

【详解】地磁场在赤道附近由南到北，电子带负电，由左手定则判断得将相对于预定点稍向西偏转，故B 正确，ACD错误

故选B。

4．（2020·全国）武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积.空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（）

A．带电粒子所受洛伦兹力方向是水平向左

B．正、负粒子所受洛伦兹力方向是相同的

C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速

D ．只需要测量MN 两点电压就能够推算废液的流量 【答案】D

【详解】AB ．根据左手定则判断，带正电荷的粒子受到向下的洛伦兹力，带负电荷的粒子受到向上的洛伦兹力，故AB 错误；

C ．电磁流量计是通过对带电粒子的洛伦兹力使正、负粒子往不同的的方向运动，从而形成电势差，通过测量电势差的大小计算流速的，故无法测不带电液体流速，故C 错误；

D ．废液流速稳定后，粒子受力平衡，有

U qvB q

d

= 解得

U Bvd =

废液流量

Q Sv =

其中

U v Bd

= 2

4

d S π=

解得

4Ud

Q B

π=

故D 正确。 故选D 。

5．（2020·福建省福州第一中学高三月考）福州一中的同学总是对身边的的事物充满好奇，某同学对智能手机中的电子指南针（电子罗盘）产生了兴趣，通过查资料得知其原理是利用重力传感器和霍尔效应来确定地磁场的方向。如图，某个智能手机中固定着一个导电物质为电子的霍尔元件，各边长度如图所示。元件的上表面与手机平面平行，始终通有从C 到D 方向的恒定电流I ，当手机水平转动时，霍尔元件上下表面A 、B 之间的电势差也发生改变，不考虑地磁场的磁偏角，小范围内的地磁场可视为匀强磁场，下列说法正确的是（ ）

A ．当C 端朝着正西方向时，U A

B >0

B ．当

C 端朝着正西方向时，仅增大元件的厚度c ，则A 、B 两表面的电势差增大 C ．C

D 沿着竖直方向时，A 、B 两表面的电势差U AB 一定为零

D ．当C 端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，A 、B 两表面的电势差不断减小 【答案】D

【详解】A ．C 端朝着正西方向，地磁场的方向是水平从南到北方向，根据左手定则，电子向A 侧面偏转，A 表面带负电，B 表面带正电，所以B 表面的电势高，则0AB U <，A 错误；

B ．A 、B 间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据

AB

U e

evB c

=地 得

AB U cvB =地

根据电流的微观解释

I nesv nevbc ==

解得

I v necb

=

则

AB IB U cvB neb

==

地

地 与c 无关，B 错误；

C ．C

D 沿着竖直方向时，电流方向仍然和磁场方向垂直，带电粒子受洛仑兹力，也会积聚在A 、B 两表面，AB U 不为零，C 错误；

D ．C 端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，磁场的方向和电流的方向夹角逐渐减少，最后磁场的方向和电流的方向平行，不受洛仑兹力，没有电荷在两个极板上集聚，A 、B 两表面的电势差不断减，D 正确； 故选D 。

6．（2020·成都七中嘉祥外国语学校高三二模）如图所示，a 、b 、c 为三根与纸面垂直的固定长直导线，其