2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題沖刺 考前基礎(chǔ)回扣練十 磁場(chǎng)及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（含解析）

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1、十　磁場(chǎng)及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．(教科版選修3－1 P92第1題改編)(多選)一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，當(dāng)通過(guò)它的電流為I時(shí)，所受安培力為F。以下關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的說(shuō)法正確的是(　　) A．磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能大于或等于 C．磁場(chǎng)中通電直導(dǎo)線受力大的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 D．在磁場(chǎng)中通電直導(dǎo)線也可以不受力 答案　BD 解析　只有當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，才有B＝，不垂直時(shí)B>，故A錯(cuò)誤，B正確；在磁場(chǎng)中同一位置，導(dǎo)線的放置方向不同，通電直導(dǎo)線受力也不一樣，但磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，C錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)，導(dǎo)線不受力，D正確。

2、2. 如圖所示，a、b兩根垂直紙面的直導(dǎo)線通有等大的電流，兩導(dǎo)線旁有一點(diǎn)P，P點(diǎn)到a、b距離相等，關(guān)于P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，以下判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)中電流方向向紙外，b中電流方向向紙里，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向右 B．a(chǎn)中電流方向向紙外，b中電流方向向紙里，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向左 C．a(chǎn)中電流方向向紙里，b中電流方向向紙外，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向右 D．a(chǎn)中電流方向向紙外，b中電流方向向紙外，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向左 答案　A 解析　若a中電流方向向紙外，b中電流方向向紙里，根據(jù)安培定則判斷可知：a在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)Ba方向垂直于aP連線斜向上，b在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bb方向垂直于bP連線斜向下，

3、如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成，P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右，故A正確，B錯(cuò)誤；同理，若a中電流方向向紙里，b中電流方向向紙外，則可得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左，若a、b中電流方向均向紙外，P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上，故C、D錯(cuò)誤。 3. 如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛在O、O′點(diǎn)，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，棒中通以某一方向的電流，平衡時(shí)兩細(xì)線與豎直方向夾角均為θ，重力加速度為g。則(　　) A．金屬棒中的電流方向由N指向M B．金屬棒MN所受安培力的方向垂直于OMNO′平面向上 C．金屬棒中的電流大小為tan

4、θ D．每條細(xì)線所受拉力大小為mgcosθ 答案　C 解析　平衡時(shí)兩細(xì)線與豎直方向夾角均為θ，故金屬棒受到垂直于MN和磁場(chǎng)方向向右的安培力，根據(jù)左手定則，可判斷金屬棒中的電流方向由M指向N，故A、B錯(cuò)誤；設(shè)每條細(xì)線所受拉力大小為FT，由受力分析可知，2FTsinθ＝BIL,2FTcosθ＝mg，得I＝tanθ，F(xiàn)T＝，故C正確，D錯(cuò)誤。 4．(源于人教版選修3－1 P97“思考與討論”)(2019·江蘇南京、鹽城一模)如圖所示，電視顯像管中有一個(gè)電子槍，工作時(shí)它能發(fā)射電子，熒光屏被電子束撞擊就能發(fā)光。在偏轉(zhuǎn)區(qū)有垂直于紙面的磁場(chǎng)B1和平行于紙面上下方向的磁場(chǎng)B2，就是靠這樣的磁場(chǎng)來(lái)使電子

5、束偏轉(zhuǎn)，使整個(gè)熒光屏發(fā)光。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有一處故障：磁場(chǎng)B1不存在，則熒光屏上(　　) A．不亮 B．僅有一個(gè)中心亮點(diǎn) C．僅有一條水平亮線 D．僅有一條豎直亮線 答案　C 解析　由左手定則可以判定，電子束在平行紙面上下方向的磁場(chǎng)B2中所受洛倫茲力方向在水平面內(nèi)垂直紙面指向外或指向內(nèi)，故打到熒光屏上會(huì)形成一條水平亮線，C正確。 5．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在地球的南極或北極所看到的美麗極光，是由來(lái)自太陽(yáng)的高能帶電粒子受到地磁場(chǎng)的作用后，與大氣分子劇烈碰撞或摩擦所產(chǎn)生的結(jié)果，如圖所示。則下列關(guān)于地磁場(chǎng)的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．若不考慮磁偏角的因素，則地理南極處的磁場(chǎng)方向豎直向

6、下 B．若不考慮磁偏角的因素，則地理北極處的磁場(chǎng)方向豎直向上 C．在地球赤道表面，小磁針靜止時(shí)南極指向北的方向 D．在地球赤道表面，小磁針靜止時(shí)南極指向南的方向 答案　D 解析　在不考慮磁偏角的情況下，地理的南極相當(dāng)于磁體的北極，故該處的磁場(chǎng)方向豎直向上，地理北極相當(dāng)于磁體的南極，該處的磁場(chǎng)方向豎直向下，A、B錯(cuò)誤；赤道處的地磁場(chǎng)方向向北，所以小磁針靜止時(shí)南極指向南的方向，C錯(cuò)誤，D正確。 6. 不計(jì)重力的兩個(gè)帶電粒子M和N沿同一方向經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中的徑跡如圖所示，分別用vM與vN、tM與tN、與表示它們的速率、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、荷質(zhì)比，則(　　) A．如

7、果＝，則vM>vN B．如果＝，則tM D．如果tM＝tN，則> 答案　A 解析　由洛倫茲力提供向心力可得qvB＝m，＝，由它們?cè)诖艌?chǎng)中的軌跡可知，兩個(gè)帶電粒子M和N軌跡的半徑關(guān)系為rM>rN，如果＝，則vM>vN，如果vM＝vN，則<，A正確，C錯(cuò)誤；兩個(gè)帶電粒子M和N在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡均為半個(gè)圓周，運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為半個(gè)周期，由T＝可知，如果＝，則兩個(gè)帶電粒子M和N在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期相等，tM＝tN，B錯(cuò)誤；同理，D錯(cuò)誤。 7. (多選)如圖所示，兩方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)被邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形ABC理想分開(kāi)，三角形內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里，

8、三角形頂點(diǎn)A處有一質(zhì)子源，能沿∠BAC的角平分線發(fā)射速度不同的質(zhì)子(質(zhì)子重力不計(jì))，所有質(zhì)子均能通過(guò)C點(diǎn)，質(zhì)子比荷＝k，則質(zhì)子的速度可能為(　　) A．2BkL B. C. D. 答案　BD 解析　因質(zhì)子帶正電，且經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，其可能的軌跡如圖所示，所有圓弧所對(duì)圓心角均為60°，所以質(zhì)子運(yùn)動(dòng)半徑r＝(n＝1,2,3，…)，由洛倫茲力提供向心力得Bqv＝m，即v＝＝(n＝1,2,3，…)，經(jīng)驗(yàn)證可知，B、D正確，A、C錯(cuò)誤。 8. 如圖所示，在足夠大的屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，P為屏上一小孔，PC與MN垂直，一束質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0

9、)的粒子(不計(jì)重力)以相同的速率v從P處射入磁場(chǎng)區(qū)域，粒子入射方向在與磁場(chǎng)垂直的平面里，且分散在與PC夾角為θ的范圍內(nèi)，則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度為(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　如圖所示，ST之間的距離為在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R＝，則PS＝2Rcosθ＝，PT＝2R＝，所以ST＝PT－PS＝，D正確。 9. 如圖所示，豎直線MN∥PQ，MN與PQ間距離為a，其間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，O是MN上一點(diǎn)，O處有一粒子源，某時(shí)刻放出大量速率均為v(方向均垂直磁場(chǎng)方向)、比荷一定的帶負(fù)電粒子(粒

10、子重力及粒子間的相互作用力不計(jì))，已知沿圖中與MN成θ＝60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁場(chǎng)，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　當(dāng)θ＝60°時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示，則a＝Rsin30°，即R＝2a。設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為α，則其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝T，即α越大，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，α最大時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與磁場(chǎng)的右邊界相切，如圖乙所示，因R＝2a，此時(shí)圓心角αm為120°，即最長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，而T＝＝，所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為，C正確。 10．如圖所示，一矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感

11、應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊中點(diǎn)O射出與Od邊夾角為30°、速度大小為v0的帶正電粒子，已知粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，ab邊足夠長(zhǎng)，粒子重力忽略不計(jì)，求： (1)粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0的大小范圍； (2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和在這種情況下粒子從磁場(chǎng)中射出所在邊上位置的范圍。 答案　(1)