【2026年南方台江苏专用教辅电子版物理培优word讲义微专题16磁场与现代科技

一、 选择题

1. (2024·南师附中5月模拟)带电粒子在磁场中运动的实例如图所示，下列说法中正确的有(　　)

甲：速度选择器　　　 　　　乙：质谱仪

丙：回旋加速器　　　　　丁：磁流体发电机

A. 图甲中，只有速度为v₀＝EB的带电粒子从P 射入，才能做匀速直线运动从Q 射出

B. 图乙中，同种带电粒子在磁场中运动的半径越大，周期越小

C. 图丙中，带电粒子从磁场中获得能量，动能增大

D. 图丁中，发电机产生的电流从上往下通过电阻R

【答案】 A

【解析】 带电粒子从P 射入沿直线从Q点射出时，电场力与洛伦兹力相互平衡qE＝qv₀B，解得v₀＝EB，粒子做匀速直线运动从Q 射出，A正确；带电粒子在磁场中运动的周期为T＝2πRv，而qU＝12mv²，解得T＝2πRm2qU，B错误；在回旋加速器中，洛伦兹力不做功，带电粒子在电场中获得能量，动能增大，C错误；等离子体进入磁场后，在洛伦兹力的作用下，根据左手定则，带正电的离子向下偏转打在下极板上，下极板带正电，带负电的离子打在上极板上，上极板带负电，发电机产生的电流从下往上通过电阻R，D错误．

2. (2024·连云港期末)具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U₁；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B₁，电场强度为E；C为偏转分离器，磁感应强度为B₂，三种粒子 11H、21H、42He分别由静止经A加速进入B中，已知 21H通过B进入C中在磁场中做半径为R的圆周运动最终打在D点．下列说法中正确的是(　　)

A. 11H能通过B进入C中打在D点左端

B. 42He能通过B进入C中打在D点右端

C. 该装置能够测量出 11H的质量

D. 该装置能够测量出 42He的比荷

【答案】 D

【解析】 在加速电场中，根据动能定理有qU₁＝12mv²，解得v＝2qU1m)，若粒子能沿直线通过速度选择器，粒子做匀速直线运动，则有Eq＝qvB₁，所以v＝EB1，由此可知，11H不能通过速度选择器，42He能通过速度选择器，故A错误；当粒子穿过速度选择器，进入偏转分离器中做匀速圆周运动，则qvB₂＝mv2r，解得r＝mvqB2＝mEqB1B2，由于 42He与 21H比荷相同，所以两粒子打在偏转分析器的同一位置，故B错误；由于 11H不能通过速度选择器，所以该装置不能测量出 11H的质量，故C错误；由以上分析可得，打在偏转分析器上的粒子的比荷为qm＝EB1B2r，故D正确．

3. 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. 仅增大负载的阻值，发电机的电动势增大

B. 仅增大两板间的距离，发电机的电动势增大

C. 仅增强磁感应强度，发电机两端的电压减小

D. 仅增大磁流体的喷射速度，发电机两端的电压减小

【答案】 B

【解析】 磁流体发电机中，电荷最终所受电场力与洛伦兹力平衡，设两金属板间的电压为E，即发电机的电动势，有qvB＝qEd，解得E＝Bvd，可知仅增大负载的阻值，发电机的电动势不会改变，仅增大两板间的距离，发电机的电动势增大；仅增强磁感应强度，发电机的电动势增大；仅增大磁流体的喷射速度，发电机的电动势增大，故A错误，B正确；根据闭合电路欧姆定律，有U＝E－ER＋r·r，易知仅增强磁感应强度，发电机两端的电压增大；仅增大磁流体的喷射速度，发电机两端的电压增大，故C、D错误．

4. 笔记本电脑盖上屏幕，屏幕盖板上磁铁和主板机壳上“霍尔传感器”配合，使屏幕进入休眠模式，其工作原理如图所示．当电脑盖上屏幕时，相当于屏幕边缘的磁极靠近霍尔元件，已知该霍尔元件载流子为电子，下列说法中正确的是(　　)

A. 盖上盖板， a端带正电

B. 打开盖板， a端带正电

C. 盖上屏幕过程中，a、b间电势差逐渐增大

D. 盖上屏幕过程中，a、b间电势差不变

【答案】 C

【解析】 无论盖上盖板还是打开盖板，霍尔元件磁场方向均向下，电流方向向左，根据左手定则可得，载流子受力方向指向a，因此a端带负电，A、B错误；盖上屏幕过程中，磁感应强度变大，霍尔电压增大，a、b间电势差逐渐增大，C正确，D错误．

5. 医院中需要用血流计检测患者身体情况．血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，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、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U.下列说法中正确的是(　　)

A. 离子所受洛伦兹力方向均竖直向下

B. 血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势

C. 血液中负离子多时，M点的电势高于N点的电势

D. 血液流量Q＝πUd4B

【答案】 D

【解析】 　 根据左手定则，正离子受到竖直向下的洛伦兹力，负离子受到竖直向上的洛伦兹力，则正离子聚集在N一侧，负离子聚集在M一侧，则M点的电势低于N点的电势，故A、B、C错误；正、负离子达到稳定状态时，有qvB＝qUd，可得流速v＝UBd，流量Q＝Sv＝πd24·UBd＝πUd4B，故D正确．

6. (2023·南京六校联考)如图甲所示为用金属材料制成的霍尔元件，其长、宽、高分别为a、b、d.图乙是检测电流大小是否发生变化的装置．该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比，现给元件通一恒定工作电流I，下列说法中正确的是(　　)

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