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 磁場及帶電粒子在磁場中的運動（含解析）

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1、十　磁場及帶電粒子在磁場中的運動 1．(教科版選修3－1 P92第1題改編)(多選)一小段長為L的通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，當(dāng)通過它的電流為I時，所受安培力為F。以下關(guān)于磁感應(yīng)強度B的說法正確的是(　　) A．磁感應(yīng)強度B一定等于 B．磁感應(yīng)強度B可能大于或等于 C．磁場中通電直導(dǎo)線受力大的地方，磁感應(yīng)強度一定大 D．在磁場中通電直導(dǎo)線也可以不受力 答案　BD 解析　只有當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場垂直時，才有B＝，不垂直時B>，故A錯誤，B正確；在磁場中同一位置，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)強度相同，C錯誤；當(dāng)導(dǎo)線與磁場平行時，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P，P點到a、b距離相等，關(guān)于P點的磁場方向，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點的磁場方向向右 B．a(chǎn)中電流方向向紙外，b中電流方向向紙里，則P點的磁場方向向左 C．a(chǎn)中電流方向向紙里，b中電流方向向紙外，則P點的磁場方向向右 D．a(chǎn)中電流方向向紙外，b中電流方向向紙外，則P點的磁場方向向左 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Ba方向垂直于aP連線斜向上，b在P處產(chǎn)生的磁場Bb方向垂直于bP連線斜向下，

3、如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則進行合成，P點的磁感應(yīng)強度方向水平向右，故A正確，B錯誤；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點的磁感應(yīng)強度方向水平向左，若a、b中電流方向均向紙外，P點的磁感應(yīng)強度方向豎直向上，故C、D錯誤。 3. 如圖所示，質(zhì)量為m、長度為L的金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛在O、O′點，處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，棒中通以某一方向的電流，平衡時兩細(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電子槍，工作時它能發(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B1和平行于紙面上下方向的磁場B2，就是靠這樣的磁場來使電子

5、束偏轉(zhuǎn)，使整個熒光屏發(fā)光。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)有一處故障：磁場B1不存在，則熒光屏上(　　) A．不亮 B．僅有一個中心亮點 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，是由來自太陽的高能帶電粒子受到地磁場的作用后，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)于地磁場的說法中，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方向豎直向上 C．在地球赤道表面，小磁針靜止時南極指向北的方向 D．在地球赤道表面，小磁針靜止時南極指向南的方向 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，故該處的磁場方向豎直向上，地理北極相當(dāng)于磁體的南極，該處的磁場方向豎直向下，A、B錯誤；赤道處的地磁場方向向北，所以小磁針靜止時南極指向南的方向，C錯誤，D正確。 6. 不計重力的兩個帶電粒子M和N沿同一方向經(jīng)小孔S垂直進入勻強磁場，在磁場中的徑跡如圖所示，分別用vM與vN、tM與tN、與表示它們的速率、在磁場中運動的時間、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，＝，由它們在磁場中的軌跡可知，兩個帶電粒子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錯誤；兩個帶電粒子M和N在勻強磁場中軌跡均為半個圓周，運動時間均為半個周期，由T＝可知，如果＝，則兩個帶電粒子M和N在勻強磁場中運動周期相等，tM＝tN，B錯誤；同理，D錯誤。 7. (多選)如圖所示，兩方向相反、磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場被邊長為L的等邊三角形ABC理想分開，三角形內(nèi)磁場垂直紙面向里，

8、三角形頂點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)，所有質(zhì)子均能通過C點，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C點，其可能的軌跡如圖所示，所有圓弧所對圓心角均為60°，所以質(zhì)子運動半徑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)驗證可知，B、D正確，A、C錯誤。 8. 如圖所示，在足夠大的屏MN的上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，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(不計重力)以相同的速率v從P處射入磁場區(qū)域，粒子入射方向在與磁場垂直的平面里，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)域的長度，粒子在磁場中運動的軌道半徑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磁場，磁感應(yīng)強度為B，O是MN上一點，O處有一粒子源，某時刻放出大量速率均為v(方向均垂直磁場方向)、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)，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，則粒子在磁場中運動的最長時間為(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　當(dāng)θ＝60°時，粒子的運動軌跡如圖甲所示，則a＝Rsin30°，即R＝2a。設(shè)帶電粒子在磁場中運動軌跡所對的圓心角為α，則其在磁場中運動的時間為t＝T，即α越大，粒子在磁場中運動的時間越長，α最大時粒子的運動軌跡恰好與磁場的右邊界相切，如圖乙所示，因R＝2a，此時圓心角αm為120°，即最長運動時間為，而T＝＝，所以粒子在磁場中運動的最長時間為，C正確。 10．如圖所示，一矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感

11、應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊中點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邊長為L，ab邊足夠長，粒子重力忽略不計，求： (1)粒子能從ab邊上射出磁場的v0的大小范圍； (2)粒子在磁場中運動的最長時間和在這種情況下粒子從磁場中射出所在邊上位置的范圍。 答案　(1)