1.2磁场对运动电荷的作用力（专题训练）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

　　1.2磁场对运动电荷的作用力（专题训练）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

　　1.2磁场对运动电荷的作用力（专题训练） 一．洛伦兹力的方向（共7小题） 二．洛伦兹力的公式及初步应用（共6小题） 三．（共4小题） 四．电子束的磁偏转（共3小题） 五．电磁流量计的原理及相关计算（共6小题） 六．霍尔效应的原理（共3小题） 七．（共6小题） 八．霍尔元件的应用（共3小题） 一．洛伦兹力的方向（共7小题） 1．下列四图表示真空中不计重力的带正电粒子分别以初速度按如图所示的方向进入匀强电场或匀强磁场中，其中可以做匀速圆周运动的是（） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】C 【详解】A．图甲中粒子受到水平向右的电场力，向右做匀加速直线运动，故A错误； B．图乙中受到水平向右的电场力，做类平抛运动，属于匀变速曲线运动，故B错误； C．图丙中粒子受到垂直纸面向外的洛伦兹力，在垂直纸面的平面内做匀速圆周运动，故C正确； D．图丁中粒子平行磁场方向进入磁场，不受洛伦兹力，故粒子向右做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 2．关于电场或磁场的描述，下列说法正确的是（    ） A．电场线和磁感线都是闭合的曲线 B．电场强度大的地方电势一定高 C．当电荷平行于磁场方向运动时不受洛伦兹力 D．安培最早发现了电流的磁效应 【答案】C 【详解】A．电场线起始于正电荷终止于负电荷，不是闭合曲线；磁感线是闭合曲线，但电场线不闭合，故A错误； B．电场强度与电势无直接关系，例如在负点电荷附近，电场强度大但电势低（电势为负值），故B错误； C．洛伦兹力公式为 当电荷运动方向平行于磁场方向时，，，故不受力，故C正确； D．电流的磁效应最早由奥斯特于1820年发现，安培后续研究了电流间的相互作用，但非最早发现者，故D错误。 故选C。 3．如图所示为某磁体周围的磁感线分布纵截面图，下列说法正确的是（） A．该磁性材料内部没有磁场 B．在磁体周围，负电荷有可能做匀速圆周运动 C．在M点静止释放一正电荷，其将沿切线向右运动 D．一小段通电直导线在M点所受安培力一定小于在N点所受安培力 【答案】B 【详解】A．磁感线是闭合的，该磁性材料内部也有磁场，A错误； B．由于磁感线的对称性，在磁体周围某个区域存在一个圆形区域，在这个圆周上各点的磁感线等大且指向（或背离）圆心，负电荷的速度满足一定条件有可能做匀速圆周运动，B正确； C．在M点静止释放一正电荷，该电荷不受洛伦兹力作用，不会运动，C错误； D．通电直导线在磁场中所受的安培力F=BILsinθ，虽然M点的磁感应强度较N点小，但是由于导线放置的方式不确定，则不能确定一小段通电直导线在M点所受安培力与在N点所受安培力的大小关系，D错误。 故选B。 4．下列各图中，通电直导线或带电粒子所受磁场力F方向正确的是（） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据左手定则分析可知A正确，BCD错误。 故选A。 5．（多选）如图所示，一直线边界的匀强磁场中，下列粒子竖直向上射入磁场，能够向右偏转的有（） A．负电荷 B．质子 C．电子 D．中子 【答案】AC 【详解】由于质子带正电，电子带负电，中子不带电，根据左手定则可知，粒子若受到向右的洛伦兹力，则粒子应带负电。 故选AC。 6．（多选）狄拉克预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，如图（a）所示为磁单极子（S极）的磁感线分布，类似于图（b）所示负点电荷的电场线分布，呈均匀辐射状，现假设磁单极子和点电荷均固定，相同带电小球分别在磁单极子和点电荷附近沿图中虚线所示水平面做匀速圆周运动。则下列判断正确的是（） A．带电小球一定带负电 B．带电小球一定带正电 C．俯视图（a）中带电小球一定沿逆时针方向运动 D．俯视图（a）中带电小球一定沿顺时针方向运动 【答案】BC 【详解】AB．要使带电小球做匀速圆周运动，则洛伦兹力（或电场力）与小球重力的合力提供向心力，由（b）可知，小球应受到吸引力，所以小球应带正电，故A错误，B正确； CD．由于小球带正电，根据左手定则可知，洛伦兹力斜向上，则小球沿逆时针方向运动，故C正确，D错误。 故选BC。 7．如图，宽为的霍尔元件置于匀强磁场中，磁场方向与霍尔元件垂直，磁感应强度大小为。若霍尔元件是电子导电，当通过霍尔元件的电流如图所示时，霍尔元件______（填“上”“下”）表面聚集电子，产生霍尔电压；若已知电子定向移动速率为，则霍尔元件上产生的霍尔电压为______。 【答案】 上 【详解】[1]根据左手定则，霍尔元件中电子定向移动时受到指向上表面的洛伦兹力，上表面聚集电子。 [2]电子所受静电力与磁场力相等时达到平衡，上、下表面间的霍尔电压保持不变，根据平衡条件得 解得 二．洛伦兹力的公式及初步应用（共6小题） 8．一电荷量为、质量为的带电物体静置于绝缘水平面上，空间存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。某时刻，该物体在水平恒力的作用下由静止开始水平向右加速运动，运动的位移为时恰好达到最大速度。已知物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为。物体由静止到达到最大速度的过程中，下列说法正确的是（） A．最大加速度为 B．最大速度为 C．物体克服摩擦力做的功为 D．最大动能小于 【答案】D 【详解】A．分析物体受力，根据牛顿第二定律，有 可知随着速度的增大，物体的加速度逐渐减小，则初始加速度最大，即，故A错误； B．物体加速度为零时，速度最大，有 有，故B错误； C．物体运动由静止到最大速度过程，摩擦力 随着速度增大而增大，克服摩擦力做的功大于，故C错误； D．根据动能定理，有 解得，故D正确。 故选D。 9．如图所示，一固定的足够长绝缘细直杆与水平面的夹角，所在的空间充满磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。电荷量为、质量为m的小圆环套在直杆上。现用沿直杆向上的恒力F拉着小圆环从P点由静止开始沿杆向上运动，上升高度为h之前已达到最大速度。已知小圆环与直杆之间动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，恒力，不计空气阻力。小圆环从P点上升高度h的过程中（） A．加速度逐渐减小至零 B．最大速度为 C．最大加速度 D．因摩擦产生的热量为 【答案】B 【详解】A．小圆环沿绝缘细直杆向上做加速运动，根据左手定则可知，洛伦兹力垂直于向上。 初始阶段，小圆环速度较小，洛伦兹力小于重力垂直于的分量，小圆环对的压力大小为 沿方向合力为 随着小圆环速度逐渐增大，洛伦兹力逐渐增大，合力逐渐增大。 小圆环速度逐渐增大，当洛伦兹力大于重力垂直于的分量后，小圆环对的压力大小为 沿方向合力为 随着小圆环速度逐渐增大，洛伦兹力逐渐增大，合力逐渐减小至0，速度达到最大。 所以小圆环所受合力先增大后逐渐减小至0，由牛顿第二定律可知，小圆环的加速度先增大后逐渐减小至0，故A错误； B．当小圆环所受合力为0时，加速度为0，小圆环速度达到最大值，即 解得最大速度为，故B正确； C．当摩擦力为0时，小圆环的加速度达到最大值，根据牛顿第二定律，得 解得最大加速度，故C错误； D．根据能量守恒定律，得 解得因摩擦产生的热量为，故D错误。 故选B。 10．如图所示，关于O点对称放置两根足够长的平行通电直导线P、Q（垂直纸面），P、Q通以大小相等、方向相反的恒定电流。放在粗糙水平面上的两个完全相同的绝缘物块M、N中间用刚性杆连接，一起从A点以速度v0向右运动，O、A、B三点在一条直线上。已知物块M带正电，物块N带负电，qMqN，均可视为点电荷，下列说法正确的是（） A．从A点到O点，磁感应强度逐渐增大 B．物块M、N通过O点的过程中，速度先增大后减小 C．物块M、N通过O点的过程中，加速度先增大后减小 D．物块M、N通过O点的过程中，刚性杆先有拉伸的趋势后有压缩的趋势 【答案】A 【详解】A．根据安培定则可得，两导线在AO之间磁场如图所示，根据平行四边形定则，将两磁场合成可知，合磁场方向水平向左，且由A点到O点合磁场逐渐增大，A正确； BC．由于AO之间磁场方向水平向左，过O点后磁场方向仍水平向左，均与物块的运动方向共线，所以物块不受洛伦兹力，物块在运动过程中受到恒定不变的摩擦力，根据牛顿第二定律可知，物块做匀减速直线运动，加速度不变，速度减小，BC错误； D．将物块MN看成一个整体，加速度，对物块M有，可得F库与F弹等大反向，刚性杆对物块M的弹力水平向右，有压缩趋势，而整个过程中a不变，F库不变，则F弹也不变，故刚性杆一直有压缩趋势，D错误。 故选A。 11．（多选）如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽固定在水平面上，与水平面的夹角分别为和，加垂直于纸面向里的磁场，分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球a、b依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（    ） A．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且 B．a、b两球沿槽运动的最大速度为和，则 C．a、b两球沿直槽运动的最大位移为和，则 D．a、b两球沿槽运动的时间为和，则 【答案】AC 【详解】A．两小球受到的洛伦兹力都与斜面垂直向上，沿斜面方向的合力为重力的分力，故在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，加速度为 ， 可得 故A正确； B．当小球受到的洛伦兹力与重力沿垂直斜面向下分力相等时，小球脱离斜面，则 ， 可得 ， 故 故B错误； C．根据动力学公式 ， 可得a、b两球沿直槽运动的最大位移分别为 ， 根据数学关系可得 故C正确； D．a、b两球沿槽运动的时间分别为 可得 故D错误。 故选AC。 12．（多选）如图所示，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为h，管底有质量为m、电荷量为的小球，玻璃管以速度v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是（）    A．洛伦兹力对小球做正功 B．小球运动的加速度逐渐增大 C．小球机械能的增加量等于qvBh D．玻璃管运动速度越大，小球在玻璃管中的运动时间越小 【答案】CD 【详解】A．由左手定则可知，小球受到的洛伦兹力方向与小球的运动方向垂直，即洛伦兹力不做功，故A项错误； B．由题图可知，小球在水平方向做匀速直线运动，加速度为零。竖直方向受到重力和洛伦兹力在竖直方向分力，小球的重力其大小方向不变，而洛伦兹力在竖直方向的分力其大小方向也不变，所以小球在竖直方向的合外力不变，综上所述结合，牛顿第二定律可知，小球的加速度不变，故B项错误； C．对小球分析，竖直方向有 小球拉开管口的竖直方向速度为 小球离开管口的合速度为 该过程中，小球重力势能的增加量为 动能的增加量为 机械能的增加量为 故C项正确； D．小球的实际运动速度可分解为水平方向的速度v和竖直方向的速度，竖直方向的洛伦兹力不变，在竖直方向上，由牛顿第二定律有 由匀变速度直线运动公式有 整理有 玻璃管运动速度越大，小球在玻璃管中的运动时间越小，故D项正确。 故选CD。 13．如图所示，一倾角为37°的固定斜面中间区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的边界（图中虚线）与斜面垂直，磁感应强度。斜面上静止放置一质量为的绝缘长木板B，其最右端P带负电（可视为将一点电荷固定于P点），电荷量，P距磁场左边界的距离为L，一质量为可视为质点的物块A从长木板最左端以沿斜面向下的初速度滑上长木板，物块与长木板之间的摩擦因数为。长木板最右端P进入磁场后立即开始匀速运动，当其最右端P离开磁场时，物块正好进入磁场，一段时间后物块离开磁场时恰好与长木板第一次共速，此后两物体一起以3m/s的速度匀速运动。重力加速度g取。求： (1)长木板与斜面间的摩擦因数； (2)长木板最右端P刚进入磁场时的速度以及初始时长木板最右端离磁场左边界的距离L； (3)物块A的初速度。 【详解】（1）最终整体一起匀速，整体受力平衡     解得 （2）设B的右端刚进入磁场时匀速运动速度为，斜面对B的摩擦力为，则， 解得     设B进入磁场之前的加速度为，设此时斜面对B的摩擦力为，则，         解得 由 解得 （3）长木板P端在磁场中时匀速运动，P端出磁场后匀加速运动至共速速度，设加速时间，则     物块A一直作匀减速运动，设加速度为，由牛顿第二定律得     解得 由题意得，物块A减速穿越磁场过程所用时间与长木板加速至共速所用时间相等，均为，设小物块刚进入磁场速度为，则 ， 解得 设长木板在磁场中匀速时间为，则     解得 长木板由静止加速至进入磁场时间为，则     分析可知长木板由静止加速至进入磁场时间为，长木板再次加速至共速时间为，小物块从开始运动经一直匀减速至共速速度，则     解得 三．（共4小题） 14．许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献。有关物理学家的贡献，下列说法与事实不相符的是（） A．法拉第首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场” B．洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了著名的洛伦兹力公式 C．法拉第通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系 D．安培提出了分子电流假说，能够解释一些磁现象 【答案】C 【详解】A．法拉第首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场”，故A正确； B．洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了著名的洛伦兹力公式，故B正确； C．奥斯特通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系，故C错误； D．安培提出了分子电流假说，能够解释一些磁现象，故D正确。 该题选说法与事实不相符的，故选C。 15．关于安培力和洛伦兹力，下面说法正确的是（   ） A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力 B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的 D．安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷也可以做功 【答案】B 【详解】A．洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，通电导线的电流也是由电荷的定向移动而形成的，所以两种力本质上都是磁场对运动电荷的作用，故A错误； B．洛伦兹力的方向与带电粒子的运动有关，安培力的方向与电流方向有关，而自由电荷的定向移动形成电流，所以安培力和洛伦兹力其本质都是磁场对运动电荷的作用力，选项B正确； C．安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力，即安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，两种力的方向均可用左手定则判断，但不是等价的，故C错误； D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，故D错误。 故选B。 16．（多选）如图所示，导线中带电粒子的定向运动形成了电流。电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。下面的分析正确的是（    ） A．洛伦兹力和安培力是性质相同的两种力 B．洛伦兹力的方向、粒子运动方向和磁场方向不一定相互垂直 C．粒子在只受到洛伦兹力作用时动能会减少 D．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷无关 【答案】AB 【详解】A．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观形式，故安培力和洛伦兹力是性质相同的力，本质上都是磁场对运动电荷的作用力，A正确； B．根据左手定则，可知洛伦兹力总是垂直磁场方向与速度方向所构成的平面，而磁场方向与速度方向不一定垂直，B正确； C．洛伦兹力对粒子不做功，即粒子在只受到洛伦兹力作用时，动能不变，C错误； D．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得，解得 可知运动半径与带电粒子的比荷有关，D错误。 故选AB。 17．一个质量为 1.67×10-27kg、电荷量为 1.6×10-19 C 的带电粒子，以 5×105 m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场（g取10m/s2）。试解决下列问题： （1）在此运动中能忽略粒子所受重力，请利用数据分析说明其原因； （2）我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力F=BIL，由此，我们用来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子所受的洛伦兹力F=qvB，若用它来定义磁感应强度，定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式进行对比，这两个定义式差别在哪里？ 【详解】（1）粒子所受的重力 G = mg= 1.67×10-27×10 N = 1.67×10-26 N 粒子所受的洛伦兹力 F= qvB = 1.60×10-19 × 5×105 × 0.2 N = 1.60×10-14 N 重力与洛伦兹力的比 洛伦兹力远大于重力，此时重力影响可忽略。 （2）带电粒子所受的洛伦兹力F=qvB，则 对于电场中的任一点，力F跟电荷量q的比值是恒量，由电场决定；对于磁场中的任一点，力F与磁场方向、运动电荷的速度方向有关，若只考虑运动方向垂直于磁场方向的情况时，力F跟电荷量q与速度v乘积的比值是恒量，由磁场决定。 四．电子束的磁偏转（共3小题） 18．如图，示波管内存在垂直纸面向外的匀强磁场，则电子束进入示波管后（    ） A．向纸里偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转 【答案】D 【详解】由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力竖直向上，则电子束向上偏转。 故选D。 19．极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流受地磁场的作用进入地球大气层后产生的。这些高能带电粒子流向两极运动时做旋转半径不断减小的螺旋运动，如图所示，不计粒子的重力，下列说法正确的是（） A．带电粒子向两极运动是由于地球引力的效果 B．洛伦兹力对粒子流做负功 C．带电粒子沿螺旋轨迹做加速运动 D．南北两极附近的磁感应强度较大 【答案】D 【详解】A．高能带电粒子流受地磁场的作用（即洛伦兹力）向两极运动，不是地球引力的效果，故A错误； B．洛伦兹力始终与粒子的速度方向垂直，洛伦兹力对粒子不做功，故B错误； C．由于不计粒子的重力，洛伦兹力不做功，故整体粒子速率不变 ，不是加速运动，故C错误； D．图像可知南北两极附近粒子的运动半径变小，根据洛伦兹力提供向心力 可得 可知南北两极附近的磁感应强度较大，故D正确。 故选D。 20．（多选）下列关于带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹的说法正确的是（） A．带电粒子在磁场中可能做匀速直线运动 B．带电粒子在磁场中可能做匀速圆周运动 C．带电粒子可能做变速率圆周运动 D．带电粒子可能做“螺旋”运动 【答案】ABD 【详解】A．带电粒子进入磁场时，如果速率v的方向和磁感线的方向平行，带电粒子在磁场中做匀速直线运动，故A正确； B．带电粒子进入磁场时，如果速度v的方向和磁感线的方向垂直，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，故B正确； CD．带电粒子进入磁场时，如果速度v的方向和磁感线有一夹角，则带电粒子在磁场中有两个分运动，其中和磁感线平行的分速度使带电粒子做匀速直线运动，和磁感线垂直的分速度使带电粒子做匀速圆周运动，这样合起来就使带电粒子做“螺旋”运动，故C错误，D正确。 故选ABD。 五．电磁流量计的原理及相关计算（共6小题） 21．为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为和，左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为的向下的匀强磁场，在空腔前、后两个面上各有长为的相互平行且正对的电极和，和之间接有电压表（图中未画出）。污水从左向右流经该装置，下列说法正确的是（） A．板比板电势高 B．污水中离子浓度越高，则电压表的示数越小 C．污水流速越快，电压表示数越大 D．若只增大所加磁场的磁感应强度，对电压表的示数无影响 【答案】C 【详解】A．根据左手定则，正离子往N板偏，负离子往M板偏，最终M板带负电，N板带正电，M板电势比N板电势低，故A错误； BCD．最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，可得 污水的流量Q=vbc 则MN两端间的电势差为 电势差与污水中的离子浓度无关；污水流速越快，则流量越大，电压表示数越大；若只增大所加磁场的磁感应强度，电势差变大，则电压表的示数变大；故BD错误，C正确。 故选C。 22．电磁流量计广泛应用于测量可导电液体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的、、，流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上、下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串联了电阻的电流表的电路连接，表示测得的电流值，已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则（） A．流量为 B．流量为 C．若污水浓度变大，则流体的电阻率变大 D．若流体的电阻率变小，则上下两板间电势差将变大 【答案】D 【详解】AB．当洛伦兹力与电场力平衡时，则处于稳定状态，则有 解得 根据电阻定律 则总电阻R总=r+R 所以解得 所以流量，故AB错误； CD．若污水浓度变大，液体导电性能增加，流体的电阻率变小，因上下极板的电动势U=cBv一定，则此时回路电流变大，上下极板的电势差，则上下两板间电势差将变大，故C错误，D正确。 故选D。 23．电磁流量计可以测量导电液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动，圆管壁上的M、N两点连线为直径，长度为D，且垂直于磁场方向。若M、N两点的电势差为U，则管道的液体流量Q为（） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据电场力与洛伦兹力平衡，有 解得 管道的截面积为 管道的液体流量为 故选D。 24．（多选）EH电磁流量计的外形如图甲所示，工作原理如图乙所示：直径为的圆柱形管道的上、下方装有励磁线圈，通电后在管内产生竖直方向的匀强磁场；当含有大量离子的液体沿管道以恒定速度通过流量计时，在水平直径两端的、电极之间就会产生电势差。下列说法正确的是（） A．电势差的大小与液体流速大小有关 B．、两电极的电势高低与磁场的方向有关 C．、两电极的电势高低与离子的电性有关 D．电势差的大小与液体中离子的浓度有关 【答案】AB 【详解】BC．由左手定则可以判断出a、b两电极的电势高低与磁场的方向有关，与离子的种类没有关系，故B正确，C错误； AD．当达到稳定状态时，有 可得 由此可知，电势差Uab的大小与液体流速有关，与离子的浓度没有关系，故A正确，D错误。 故选AB。 25．（多选）某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置的管道由绝缘材料制成，其长、宽、高分别为a、b、c，流量计左右两端开口。方向向下的匀强磁场垂直于上下底面，磁感应强度大小为B，在前后两个面分别有金属板M、N作为电极。含有正、负离子的污水从左向右匀速流过流量计时，显示仪器显示流量为Q（单位时间内流过的液体体积），则下列说法正确的是（） A．N侧的电势比M侧的电势高 B．液体流过测量管的速度大小为 C．M、N两极之间产生的电动势为 D．污水中离子浓度越高，流量Q越大 【答案】AC 【详解】A．根据左手定则，正离子向后表面（N 板）偏转，负离子向前表面（M 板）偏转，所以 N 侧的电势比 M 侧的电势高，A 正确； B．流量 （为管道横截面积） 管道横截面积，则 B错误； C．当离子受力平衡时， （U为 M、N 两极间的电动势），又因为 代入可得 C正确； D．由可知，流量Q只与流速v和横截面积S有关，与污水中离子浓度无关，D错误。 故选AC。 26．（多选）电磁流量计如图甲所示，它是利用磁场对电荷的作用测出流过容器液体的流量，其原理可以简化为如图乙所示模型，液体内含有大量正、负离子，从容器左侧流入，右侧流出。在竖直向下的匀强磁场作用下，下列说法正确的是（） A．带正电离子受到向后的洛伦兹力 B．带负电的离子与带正电的离子受力方向相同 C．上、下两侧面有电势差 D．前、后两侧面有电势差 【答案】AD 【详解】带电粒子在磁场中运动会受到洛伦兹力，根据左手定则可知，带正电的离子受到向后的洛伦兹力作用，带负电的离子受到向前的洛伦兹力作用，从而积聚在前后两个侧面，形成电势差。 故选AD。 六．霍尔效应的原理（共3小题） 27．石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数。如图所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间接入恒压直流电源、稳定时电流表示数为I，电极2、4之间的电压为U，已知电子电荷量为e，则（） A．电极2的电势比电极4的高 B．电子定向移动的速率为 C．电极2和4之间的电压与宽度a有关 D．二维石墨烯样品单位面积的载流子数为 【答案】D 【详解】A．根据图示可知，电流方向经过石墨烯样品向右，则电子定向移动速度方向向左，根据左手定则可知，电子在洛伦兹力作用下向电极2聚集，导致电极2的电势比电极4的低，故A错误； B．结合上述可知，稳定后电子向左做匀速直线运动，则有 解得，故B错误； C．令石墨烯样品厚为h，单位体积内的自由电子数目为n0，根据电流的微观定义式有 结合上述解得 可知，电极2和4之间的电压与宽度a无关，故C错误； D．石墨烯样品中自由电子定向移动速度为v，单位面积内的自由电子数目为n，根据电流的微观定义式有 结合上述有 则二维石墨烯样品单位面积的载流子数为，故D正确。 故选D。 28．如图所示，厚度为，宽度为的导体板放在垂直于前后侧面，磁感应强度为的匀强磁场，当电流通过导体板时，在导体的上下表面与之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差、电流、磁场存在关系，式子中比例系数称为霍尔系数，设电流时电子的定向移动形成的，电子电荷量为，则下列说法正确的是（） A．达到稳定状态时，导体上侧面的电势高于下侧面的电势 B．在电子向导体板一侧聚集的过程中，电子所受的洛伦兹力对电子做正功 C．当导体板上下两侧形成稳定的电势差时，电子所受的电场力大小为 D．由静电力和洛伦兹力平衡的条件，可以证明霍尔系数，其中代表导体板单位体积中电子的个数 【答案】D 【详解】A．导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动。由左手定则判断，电子会偏向端面，板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以侧面的电势低于下侧面的电势，故A错误； B．在电子向导体板一侧聚集的过程中，电子所受的洛伦兹力不对电子做功，故B错误； C．电子所受静电力的大小为，故C错误； D．电子所受的洛伦兹力的大小为 当电场力与洛伦兹力平衡时，则有 解得 导体中通过的电流为 由 解得 联立解得，故D正确。 故选D。 29．（多选）电动自行车多处用到了霍尔传感器，如测速仪、无刷电机等。如图所示，厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于其前表面的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过金属板时，在金属板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。已知电势差、电流I和B的关系为，式中的k为霍尔系数。设电流（方向如图）是由电子的定向移动形成的，金属板单位体积内电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e。达到稳定状态时（） A．电子所受的洛伦兹力方向为垂直于下表面向下 B．金属板上表面的电势低于下表面的电势 C．金属板上、下两表面之间的电势差的大小为Bdv D．霍尔系数k与金属板的厚度h和宽度d无关 【答案】BD 【详解】AB．由于载流子是自由电子，由左手定则，可知电子所受的洛伦兹力方向为垂直于上表面向上，则上表面积累电子，金属板上表面的电势低于下表面的电势，故A错误，B正确； CD．电子最终达到平衡时，有 可得 根据电流的微观表达式 联立可得 又，可知霍尔系数为，故C错误，D正确。 故选BD。 七．（共6小题） 30．霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动化技术等领域．如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，元件中的载流子带负电，下列说法中正确的是（    ） A．该元件能把电学量转化为磁学量 B．该元件C面的电势高于D面的 C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持C、D面竖直 D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比 【答案】D 【详解】A．霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量的传感器，故A错误； B．根据左手定则可知，带负电的电荷向C面偏转，C面带负电，D面带正电，所以D面的电势高，故B错误； C．在测定地球赤道处的地磁场的磁感应强度时应将元件的C、D面保持水平，让磁场垂直通过元件的工作面，故C错误； D．运动电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、d，根据平衡条件，有 电流的微观表达式为 所以元件C、D面的电势差为 如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比，故D正确。 故选D。 31．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度，，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（    ） A．在小范围内，霍尔电压的大小和坐标z成正比 B．其他条件相同的情况下，电流I越大，霍尔电压越小 C．其他条件相同的情况下，霍尔元件沿z轴方向的长度越小，霍尔电压越小 D．若霍尔元件中的载流子为电子，测得霍尔元件上表面电势高，说明元件向z轴正方向移动 【答案】A 【详解】ABC．设自由电荷的定向移动速度为，单位体积内自由电荷数为，自由电荷的电荷量为，霍尔元件沿轴方向的长度为，沿轴方向的长度为，当霍尔元件在轴方向的上、下表面间产生的霍尔电压达到稳定时，则有 根据电流微观表达式可得 联立可得 由题意可知在小范围内，磁感应强度的大小和坐标成正比，则霍尔电压的大小和坐标z成正比；其他条件相同的情况下，电流越大，霍尔电压越大；其他条件相同的情况下，霍尔元件沿轴方向的长度越小，霍尔电压越大，故A正确，BC错误； D．若霍尔元件中导电的载流子为电子，若测出霍尔元件的上表面电势高，可知电子受到的洛伦兹力沿轴向下，根据左手定则可知，磁场方向沿轴正方向，故霍尔元件所处位置更靠近左侧极，说明元件向轴负方向移动，故D错误。 故选A。 32．空间中存在着沿水平方向的匀强磁场，某兴趣小组设计的测量匀强磁场大小和方向的实验装置如图所示。通有电流的螺线管水平固定，其轴线与匀强磁场平行，螺线管在霍尔元件处产生的磁场的磁感应强度，其中k为比例常数，I为电流表示数。霍尔元件的工作面A向左且与匀强磁场垂直，霍尔元件的载流子为电子。调节滑动变阻器R接入电路的阻值，当电流表示数为时，霍尔元件输出的霍尔电压，下列说法正确的是（） A．匀强磁场的方向水平向左 B．匀强磁场的磁感应强度大小为 C．若电流表示数小于，则a、b端的电势满足 D．若电流表示数大于，则a、b端的电势满足 【答案】B 【详解】A．右手定则可知，通过电流表的电流在螺旋管内产生的磁场水平向左，当电流表示数为时，霍尔元件输出的霍尔电压，说明霍尔元件处总磁感应强度为0，可知等大反向，故匀强磁场的方向水平向右，故A错误； B．由A选项分析可知 故B正确； C．若电流表示数小于，霍尔元件处总磁感应强度方向水平向右，左手定则可知电子向a偏转，故 故C错误； D．若电流表示数大于，霍尔元件处总磁感应强度方向水平向左，左手定则可知电子向b偏转，故 故D错误。 故选B。 33．（多选）霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各个领域，如在某款手机中，常用霍尔元件来控制开启或关闭运行程序。如图是一霍尔元件的示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面，霍尔元件宽为d（M、N间距离），厚为h（图中上下面间距离），当通以图示方向电流时，MN两端将出现电压，则（） A．MN两端电压仅与磁感应强度B有关 B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则MN两端电压 C．若增大h，则MN两端电压一定减小 D．通过控制磁感应强度B可以改变MN两端电压 【答案】CD 【详解】A．根据左手定则可知，载流子向N侧面偏转，MN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状态， 设单位体积内的载流子数为n，由受力平衡可知 根据电流的定义式 联立可知 所以MN两端电压与磁感应强度B、电流I、载流子电量、霍尔元件厚度都有关系，A错误； B．根据左手定则可知，电子向N侧面偏转，N表面带负电，M表面带正电，所以M表面的电势高，则，B错误； C．由上述分析可知 可见若增大h，则MN两端电压一定减小，C正确； D．由上述分析可知 即通过控制磁感应强度B可以改变MN两端电压，D正确。 故选CD。 34．（多选）甲图是一种齿轮转速检测器的原理示意图。一长方体霍尔元件放置于磁体和转动的齿轮之间，齿轮共有10个齿，当齿轮的齿靠近磁体时，由于齿被磁化，霍尔元件处的磁感应强度增大（方向不变），霍尔元件上下表面间的霍尔电压会随之变化，此电压通过整流放大，形成如乙图所示的图像。下列说法正确的是（） A．若霍尔元件中载流子为电子，则上表面的电势低于下表面 B．如果只增大c边的长度，会增大 C．如果只增大齿轮的转速，则会增大 D．根据乙图可知齿轮转速为 【答案】BD 【详解】A．霍尔元件处的磁场向右，电流方向由前向后（正视），若载流子为电子，由左手定则可知电子向下偏转，故上表面电势高于下表面，故A错误； B．当电子不再向下偏转时，有 可得 结合电流的微观表达式 整理得 只增大c边的长度，会影响元件的电阻阻值，根据改变电阻的决定式和欧姆定律， 联立得 故只增大c边的长度，会增大，故B正确； C．由知，霍尔电压与齿轮转速无关，所以大小不变，故C错误； D．当齿靠近磁体时B增大，由可知变大，最大值对应乙图上的，由图乙可知，相邻两个齿开始靠近磁体的时间间隔为，一共有10个齿，故齿轮的转动周期 转速，故D正确。 故选BD。 35．智能驾驶备受人们的青睐，而霍尔元件在智能驾驶中起着重要的作用，能够实时监测汽车的速度。利用霍尔元件测速的原理如下：在汽车的电机转轴上固定一个磁铁，当装有霍尔元件的传感器靠近磁铁时就会输出高电压，远离磁铁时输出低电压，形成矩形波，通过矩形波的频率计算出电机的转速，再通过车轮的大小计算出汽车的速度，当磁铁靠近霍尔元件时的模拟图如图甲所示，磁感应强度大小为B，元件中通入的电流大小为I，导体中的载流子是电荷量为e的电子，单位体积内的自由电子数为n，导体沿磁场方向的长度为d，导体的高度为h，传感器检测到霍尔电压随时间的变化图像近似如图乙所示。已知车轮的半径为R。 (1)在图甲的状态下，哪个表面的电势低，上、下两个表面的电势差的大小为多少？ (2)若测试车辆从静止开始做匀加速运动，此时电机转速与车轮转速之比为n：1，当车行驶的距离为6πR时，传感器检测到霍尔电压刚好为，求汽车车轮转动最后一圈所用的时间。 【详解】（1）根据左手定则可知，载流子受到的洛伦兹力向上，载流子带负电，负电荷向上偏转，则霍尔元件的上表面电势低，根据受力平衡可得 由电流的微观表达式可得 其中 解得 （2）设汽车的速度为v，根据图乙可知，电机的转动周期 根据可得 又 解得 设汽车行驶距离为6πR所用的时间为t，根据 解得 设车轮转动一圈、转动两圈、转动三圈的时间分别为，根据可得 其中 则 车轮在转第三圈所用的时间 八．霍尔元件的应用（共3小题） 36．霍尔元件被广泛使用在新能源行业中。图中左侧线圈连接待测电压U时，霍尔元件将输出一个电压值UH。霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，元件中通入的称电流I0从a流向b，放大示意图见下部分。则（） A．图中霍尔元件处有方向向上的磁场 B．图中霍尔元件前表面c为低电势面 C．增大待测电压U，霍尔电压UH将减小 D．霍尔电压UH的大小与霍尔电流I0无关 【答案】B 【详解】A．根据右手螺旋定则，判断出左侧线圈的上端充当条形磁铁的N极，下端充当条形磁铁的S极，在条形磁铁的外部，磁场由N极指向S极，所以霍尔元件处磁场方向向下，A错误； B．霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，运动的电荷在磁场中受洛伦兹力，根据左手定则可知正电荷向后表面偏转，所以后表面为高电势面，前表面为低电势面，B正确； C．设霍尔元件高为，面间的距离为，根据 电流的微观表达式 两式联立解得，霍尔电压 所以待测电压加大，则左侧电路中的电流增大，所产生的磁场增大，所以霍尔电压增大，C错误； D．根据霍尔电压的公式可知，霍尔电压的大小与霍尔电流有关，D错误。 故选B。 37．如图甲，某笔记本显示屏、机身分别装有磁体和长、宽、高为a、c、d的霍尔元件。显示屏完全合上时，霍尔元件处于垂直于其上表面向下的匀强磁场中，如图乙。若该元件利用自由电子导电，当通以图示方向的恒定电流时，其前、后表面会产生电压U（霍尔电压），从而控制屏幕自动熄灭。则（） A．前表面的电势比后表面的低 B．前、后表面间的电场强度大小为 C．开屏过程中，霍尔电压U变大 D．开、合屏过程中，霍尔电压U与c无关 【答案】D 【详解】A．合屏状态下，根据左手定则可知，电子偏向后表面，则前表面的电势比后表面的高，故A错误； B．前、后表面间的电场强度大小为 故B错误； C．开屏过程中，穿过霍尔元件的竖直方向的磁场减弱，元件前、后表面间的电压变小，故C错误； D．根据、 解得 开、合屏过程中，霍尔电压U与c无关，故D正确。 故选D。 38．（多选）如图甲是判断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，图乙为型半导体制成的霍尔元件，其载流子为自由电子，已知霍尔元件的长、宽、高分别为、、，现给其通以恒定工作电流，可通过右侧电压表的示数来判断的大小是否发生变化，则（    ） A．通入如图所示电流，磁芯中的磁感线方向为顺时针方向 B．通入如图所示电流，端的电势低于端 C．减小可以提高检测灵敏度 D．对检测灵敏度没有影响 【答案】CD 【详解】AB．根据右手螺旋定则可知检测电流产生的磁场方向向下，磁感线在铁芯中沿逆时针方向；可知霍尔元件所在磁场方向向上，元件中载流子为电子，根据左手定则可知电子受到的洛伦兹力垂直纸面向外在元件N端积累，所以N端电势低，M端电势高，故AB错误； CD．元件中电子最终受到的电场力和洛伦兹力相平衡，所以有 设元件单位体积内电子数量为，电子移动速度为，根据电流的微观表达式可得 联立，整理得 提高检测灵敏度即提高的大小，所以可知减小可以提高检测灵敏度，对检测灵敏度没有影响，故CD正确。 故选CD。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.2磁场对运动电荷的作用力（专题训练） 一．洛伦兹力的方向（共7小题） 二．洛伦兹力的公式及初步应用（共6小题） 三．（共4小题） 四．电子束的磁偏转（共3小题） 五．电磁流量计的原理及相关计算（共6小题） 六．霍尔效应的原理（共3小题） 七．（共6小题） 八．霍尔元件的应用（共3小题） 一．洛伦兹力的方向（共7小题） 1．下列四图表示真空中不计重力的带正电粒子分别以初速度按如图所示的方向进入匀强电场或匀强磁场中，其中可以做匀速圆周运动的是（） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 2．关于电场或磁场的描述，下列说法正确的是（    ） A．电场线和磁感线都是闭合的曲线 B．电场强度大的地方电势一定高 C．当电荷平行于磁场方向运动时不受洛伦兹力 D．安培最早发现了电流的磁效应 3．如图所示为某磁体周围的磁感线分布纵截面图，下列说法正确的是（） A．该磁性材料内部没有磁场 B．在磁体周围，负电荷有可能做匀速圆周运动 C．在M点静止释放一正电荷，其将沿切线向右运动 D．一小段通电直导线在M点所受安培力一定小于在N点所受安培力 4．下列各图中，通电直导线或带电粒子所受磁场力F方向正确的是（） A． B． C． D． 5．（多选）如图所示，一直线边界的匀强磁场中，下列粒子竖直向上射入磁场，能够向右偏转的有（） A．负电荷 B．质子 C．电子 D．中子 6．（多选）狄拉克预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，如图（a）所示为磁单极子（S极）的磁感线分布，类似于图（b）所示负点电荷的电场线分布，呈均匀辐射状，现假设磁单极子和点电荷均固定，相同带电小球分别在磁单极子和点电荷附近沿图中虚线所示水平面做匀速圆周运动。则下列判断正确的是（） A．带电小球一定带负电 B．带电小球一定带正电 C．俯视图（a）中带电小球一定沿逆时针方向运动 D．俯视图（a）中带电小球一定沿顺时针方向运动 7．如图，宽为的霍尔元件置于匀强磁场中，磁场方向与霍尔元件垂直，磁感应强度大小为。若霍尔元件是电子导电，当通过霍尔元件的电流如图所示时，霍尔元件______（填“上”“下”）表面聚集电子，产生霍尔电压；若已知电子定向移动速率为，则霍尔元件上产生的霍尔电压为______。 二．洛伦兹力的公式及初步应用（共6小题） 8．一电荷量为、质量为的带电物体静置于绝缘水平面上，空间存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。某时刻，该物体在水平恒力的作用下由静止开始水平向右加速运动，运动的位移为时恰好达到最大速度。已知物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为。物体由静止到达到最大速度的过程中，下列说法正确的是（） A．最大加速度为 B．最大速度为 C．物体克服摩擦力做的功为 D．最大动能小于 9．如图所示，一固定的足够长绝缘细直杆与水平面的夹角，所在的空间充满磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。电荷量为、质量为m的小圆环套在直杆上。现用沿直杆向上的恒力F拉着小圆环从P点由静止开始沿杆向上运动，上升高度为h之前已达到最大速度。已知小圆环与直杆之间动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，恒力，不计空气阻力。小圆环从P点上升高度h的过程中（） A．加速度逐渐减小至零 B．最大速度为 C．最大加速度 D．因摩擦产生的热量为 10．如图所示，关于O点对称放置两根足够长的平行通电直导线P、Q（垂直纸面），P、Q通以大小相等、方向相反的恒定电流。放在粗糙水平面上的两个完全相同的绝缘物块M、N中间用刚性杆连接，一起从A点以速度v0向右运动，O、A、B三点在一条直线上。已知物块M带正电，物块N带负电，qMqN，均可视为点电荷，下列说法正确的是（） A．从A点到O点，磁感应强度逐渐增大 B．物块M、N通过O点的过程中，速度先增大后减小 C．物块M、N通过O点的过程中，加速度先增大后减小 D．物块M、N通过O点的过程中，刚性杆先有拉伸的趋势后有压缩的趋势 11．（多选）如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽固定在水平面上，与水平面的夹角分别为和，加垂直于纸面向里的磁场，分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球a、b依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（    ） A．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且 B．a、b两球沿槽运动的最大速度为和，则 C．a、b两球沿直槽运动的最大位移为和，则 D．a、b两球沿槽运动的时间为和，则 12．（多选）如图所示，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为h，管底有质量为m、电荷量为的小球，玻璃管以速度v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是（）    A．洛伦兹力对小球做正功 B．小球运动的加速度逐渐增大 C．小球机械能的增加量等于qvBh D．玻璃管运动速度越大，小球在玻璃管中的运动时间越小 13．如图所示，一倾角为37°的固定斜面中间区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的边界（图中虚线）与斜面垂直，磁感应强度。斜面上静止放置一质量为的绝缘长木板B，其最右端P带负电（可视为将一点电荷固定于P点），电荷量，P距磁场左边界的距离为L，一质量为可视为质点的物块A从长木板最左端以沿斜面向下的初速度滑上长木板，物块与长木板之间的摩擦因数为。长木板最右端P进入磁场后立即开始匀速运动，当其最右端P离开磁场时，物块正好进入磁场，一段时间后物块离开磁场时恰好与长木板第一次共速，此后两物体一起以3m/s的速度匀速运动。重力加速度g取。求： (1)长木板与斜面间的摩擦因数； (2)长木板最右端P刚进入磁场时的速度以及初始时长木板最右端离磁场左边界的距离L； (3)物块A的初速度。 三．（共4小题） 14．许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献。有关物理学家的贡献，下列说法与事实不相符的是（） A．法拉第首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场” B．洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了著名的洛伦兹力公式 C．法拉第通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系 D．安培提出了分子电流假说，能够解释一些磁现象 15．关于安培力和洛伦兹力，下面说法正确的是（   ） A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力 B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的 D．安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷也可以做功 16．（多选）如图所示，导线中带电粒子的定向运动形成了电流。电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。下面的分析正确的是（    ） A．洛伦兹力和安培力是性质相同的两种力 B．洛伦兹力的方向、粒子运动方向和磁场方向不一定相互垂直 C．粒子在只受到洛伦兹力作用时动能会减少 D．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷无关 17．一个质量为 1.67×10-27kg、电荷量为 1.6×10-19 C 的带电粒子，以 5×105 m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场（g取10m/s2）。试解决下列问题： （1）在此运动中能忽略粒子所受重力，请利用数据分析说明其原因； （2）我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力F=BIL，由此，我们用来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子所受的洛伦兹力F=qvB，若用它来定义磁感应强度，定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式进行对比，这两个定义式差别在哪里？ 四．电子束的磁偏转（共3小题） 18．如图，示波管内存在垂直纸面向外的匀强磁场，则电子束进入示波管后（    ） A．向纸里偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转 19．极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流受地磁场的作用进入地球大气层后产生的。这些高能带电粒子流向两极运动时做旋转半径不断减小的螺旋运动，如图所示，不计粒子的重力，下列说法正确的是（） A．带电粒子向两极运动是由于地球引力的效果 B．洛伦兹力对粒子流做负功 C．带电粒子沿螺旋轨迹做加速运动 D．南北两极附近的磁感应强度较大 20．（多选）下列关于带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹的说法正确的是（） A．带电粒子在磁场中可能做匀速直线运动 B．带电粒子在磁场中可能做匀速圆周运动 C．带电粒子可能做变速率圆周运动 D．带电粒子可能做“螺旋”运动 五．电磁流量计的原理及相关计算（共6小题） 21．为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为和，左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为的向下的匀强磁场，在空腔前、后两个面上各有长为的相互平行且正对的电极和，和之间接有电压表（图中未画出）。污水从左向右流经该装置，下列说法正确的是（） A．板比板电势高 B．污水中离子浓度越高，则电压表的示数越小 C．污水流速越快，电压表示数越大 D．若只增大所加磁场的磁感应强度，对电压表的示数无影响 22．电磁流量计广泛应用于测量可导电液体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的、、，流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上、下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串联了电阻的电流表的电路连接，表示测得的电流值，已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则（） A．流量为 B．流量为 C．若污水浓度变大，则流体的电阻率变大 D．若流体的电阻率变小，则上下两板间电势差将变大 23．电磁流量计可以测量导电液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动，圆管壁上的M、N两点连线为直径，长度为D，且垂直于磁场方向。若M、N两点的电势差为U，则管道的液体流量Q为（） A． B． C． D． 24．（多选）EH电磁流量计的外形如图甲所示，工作原理如图乙所示：直径为的圆柱形管道的上、下方装有励磁线圈，通电后在管内产生竖直方向的匀强磁场；当含有大量离子的液体沿管道以恒定速度通过流量计时，在水平直径两端的、电极之间就会产生电势差。下列说法正确的是（） A．电势差的大小与液体流速大小有关 B．、两电极的电势高低与磁场的方向有关 C．、两电极的电势高低与离子的电性有关 D．电势差的大小与液体中离子的浓度有关 25．（多选）某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置的管道由绝缘材料制成，其长、宽、高分别为a、b、c，流量计左右两端开口。方向向下的匀强磁场垂直于上下底面，磁感应强度大小为B，在前后两个面分别有金属板M、N作为电极。含有正、负离子的污水从左向右匀速流过流量计时，显示仪器显示流量为Q（单位时间内流过的液体体积），则下列说法正确的是（） A．N侧的电势比M侧的电势高 B．液体流过测量管的速度大小为 C．M、N两极之间产生的电动势为 D．污水中离子浓度越高，流量Q越大 26．（多选）电磁流量计如图甲所示，它是利用磁场对电荷的作用测出流过容器液体的流量，其原理可以简化为如图乙所示模型，液体内含有大量正、负离子，从容器左侧流入，右侧流出。在竖直向下的匀强磁场作用下，下列说法正确的是（） A．带正电离子受到向后的洛伦兹力 B．带负电的离子与带正电的离子受力方向相同 C．上、下两侧面有电势差 D．前、后两侧面有电势差 六．霍尔效应的原理（共3小题） 27．石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数。如图所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间接入恒压直流电源、稳定时电流表示数为I，电极2、4之间的电压为U，已知电子电荷量为e，则（） A．电极2的电势比电极4的高 B．电子定向移动的速率为 C．电极2和4之间的电压与宽度a有关 D．二维石墨烯样品单位面积的载流子数为 28．如图所示，厚度为，宽度为的导体板放在垂直于前后侧面，磁感应强度为的匀强磁场，当电流通过导体板时，在导体的上下表面与之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差、电流、磁场存在关系，式子中比例系数称为霍尔系数，设电流时电子的定向移动形成的，电子电荷量为，则下列说法正确的是（） A．达到稳定状态时，导体上侧面的电势高于下侧面的电势 B．在电子向导体板一侧聚集的过程中，电子所受的洛伦兹力对电子做正功 C．当导体板上下两侧形成稳定的电势差时，电子所受的电场力大小为 D．由静电力和洛伦兹力平衡的条件，可以证明霍尔系数，其中代表导体板单位体积中电子的个数 29．（多选）电动自行车多处用到了霍尔传感器，如测速仪、无刷电机等。如图所示，厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于其前表面的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过金属板时，在金属板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。已知电势差、电流I和B的关系为，式中的k为霍尔系数。设电流（方向如图）是由电子的定向移动形成的，金属板单位体积内电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e。达到稳定状态时（） A．电子所受的洛伦兹力方向为垂直于下表面向下 B．金属板上表面的电势低于下表面的电势 C．金属板上、下两表面之间的电势差的大小为BdvD．霍尔系数k与金属板的厚度h和宽度d无关 七．（共6小题） 30．霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动化技术等领域．如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，元件中的载流子带负电，下列说法中正确的是（    ） A．该元件能把电学量转化为磁学量 B．该元件C面的电势高于D面的 C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持C、D面竖直 D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比 31．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度，，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（    ） A．在小范围内，霍尔电压的大小和坐标z成正比 B．其他条件相同的情况下，电流I越大，霍尔电压越小 C．其他条件相同的情况下，霍尔元件沿z轴方向的长度越小，霍尔电压越小 D．若霍尔元件中的载流子为电子，测得霍尔元件上表面电势高，说明元件向z轴正方向移动 32．空间中存在着沿水平方向的匀强磁场，某兴趣小组设计的测量匀强磁场大小和方向的实验装置如图所示。通有电流的螺线管水平固定，其轴线与匀强磁场平行，螺线管在霍尔元件处产生的磁场的磁感应强度，其中k为比例常数，I为电流表示数。霍尔元件的工作面A向左且与匀强磁场垂直，霍尔元件的载流子为电子。调节滑动变阻器R接入电路的阻值，当电流表示数为时，霍尔元件输出的霍尔电压，下列说法正确的是（） A．匀强磁场的方向水平向左 B．匀强磁场的磁感应强度大小为 C．若电流表示数小于，则a、b端的电势满足 D．若电流表示数大于，则a、b端的电势满足 33．（多选）霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各个领域，如在某款手机中，常用霍尔元件来控制开启或关闭运行程序。如图是一霍尔元件的示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面，霍尔元件宽为d（M、N间距离），厚为h（图中上下面间距离），当通以图示方向电流时，MN两端将出现电压，则（） A．MN两端电压仅与磁感应强度B有关 B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则MN两端电压 C．若增大h，则MN两端电压一定减小 D．通过控制磁感应强度B可以改变MN两端电压 34．（多选）甲图是一种齿轮转速检测器的原理示意图。一长方体霍尔元件放置于磁体和转动的齿轮之间，齿轮共有10个齿，当齿轮的齿靠近磁体时，由于齿被磁化，霍尔元件处的磁感应强度增大（方向不变），霍尔元件上下表面间的霍尔电压会随之变化，此电压通过整流放大，形成如乙图所示的图像。下列说法正确的是（） A．若霍尔元件中载流子为电子，则上表面的电势低于下表面 B．如果只增大c边的长度，会增大 C．如果只增大齿轮的转速，则会增大 D．根据乙图可知齿轮转速为 35．智能驾驶备受人们的青睐，而霍尔元件在智能驾驶中起着重要的作用，能够实时监测汽车的速度。利用霍尔元件测速的原理如下：在汽车的电机转轴上固定一个磁铁，当装有霍尔元件的传感器靠近磁铁时就会输出高电压，远离磁铁时输出低电压，形成矩形波，通过矩形波的频率计算出电机的转速，再通过车轮的大小计算出汽车的速度，当磁铁靠近霍尔元件时的模拟图如图甲所示，磁感应强度大小为B，元件中通入的电流大小为I，导体中的载流子是电荷量为e的电子，单位体积内的自由电子数为n，导体沿磁场方向的长度为d，导体的高度为h，传感器检测到霍尔电压随时间的变化图像近似如图乙所示。已知车轮的半径为R。 (1)在图甲的状态下，哪个表面的电势低，上、下两个表面的电势差的大小为多少？ (2)若测试车辆从静止开始做匀加速运动，此时电机转速与车轮转速之比为n：1，当车行驶的距离为6πR时，传感器检测到霍尔电压刚好为，求汽车车轮转动最后一圈所用的时间。 八．霍尔元件的应用（共3小题） 36．霍尔元件被广泛使用在新能源行业中。图中左侧线圈连接待测电压U时，霍尔元件将输出一个电压值UH。霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，元件中通入的称电流I0从a流向b，放大示意图见下部分。则（） A．图中霍尔元件处有方向向上的磁场 B．图中霍尔元件前表面c为低电势面 C．增大待测电压U，霍尔电压UH将减小 D．霍尔电压UH的大小与霍尔电流I0无关 37．如图甲，某笔记本显示屏、机身分别装有磁体和长、宽、高为a、c、d的霍尔元件。显示屏完全合上时，霍尔元件处于垂直于其上表面向下的匀强磁场中，如图乙。若该元件利用自由电子导电，当通以图示方向的恒定电流时，其前、后表面会产生电压U（霍尔电压），从而控制屏幕自动熄灭。则（） A．前表面的电势比后表面的低 B．前、后表面间的电场强度大小为 C．开屏过程中，霍尔电压U变大 D．开、合屏过程中，霍尔电压U与c无关 38．（多选）如图甲是判断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，图乙为型半导体制成的霍尔元件，其载流子为自由电子，已知霍尔元件的长、宽、高分别为、、，现给其通以恒定工作电流，可通过右侧电压表的示数来判断的大小是否发生变化，则（    ） A．通入如图所示电流，磁芯中的磁感线方向为顺时针方向 B．通入如图所示电流，端的电势低于端 C．减小可以提高检测灵敏度 D．对检测灵敏度没有影响 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $

　　2025-2026学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第二册）

　　1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 讲义 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

　　1.3.1 带电粒子在匀强磁场中的运动 同步训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

　　1.3.2 带电粒子在组合成或叠加场的运动 同步训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

　　1.4质谱仪与回旋加速器 讲义 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

　　1.4 质谱仪与回旋加速器 同步训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

　　2025-2026学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第二册）

　　2025-2026学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第二册）

　　1.2 磁场对运动电荷的作用力（高效培优讲义）物理人教版选择性必修第二册

　　1.2磁场对运动电荷的作用力 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

　　1.2磁场对运动电荷的作用力 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

　　1.2 磁场对运动电荷的作用力（专题训练）【六大题型】-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第二册）

　　1.2磁场对运动电荷的作用力（知识解读）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第二册）

　　1.2磁场对运动电荷的作用力 2024-2025学年高中物理备课高效互动课件（人教2019选择性必修第二册）

　　1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

　　1.2磁场对运动电荷的作用力 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

　　1.2 磁场对运动电荷的作用力-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修二）

　　1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

　　由于学科网是一个信息分享及获取的平台，不确保部分用户上传资料的来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益，请联系学科网，我们核实后将及时进行处理。