【新部编版】2019-2020年高考物理二轮复习专题强化十带电粒子在磁场中的运动

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※推 荐 下 载※ 专题强化十 带电粒子在磁场中的运动

一、选择题：本题共10小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．

1．[2018·温州适应性考试]如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置图．实验时，先保持导体棒通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导体棒通电部分的长度．则该实验可获得的直接结论为( )

A．导体棒中电流越大，导体棒受到的安培力越小

B．导体棒受到的安培力大小与电流大小成反比

C．导体棒受到的安培力大小与磁感应强度大小成正比

D．导体棒通电部分长度越长，导体棒受到的安培力越大

2．[2018·抚顺市期末]如图所示，条形磁铁放置在水平地面上，在其右端上方固定一根水平长直导线，导线与磁体垂直，当导线中通以垂直纸面向内的电流时，则( )

A．磁铁对地的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力

B．磁铁对地的压力减小，磁铁受到向右的摩擦力

C．磁铁对地的压力增大，磁铁受到向左的摩擦力

D．磁铁对地的压力增大，磁铁受到向右的摩擦力

3．(多选)[2018·株洲市高三二模]如图甲所示，长度l远大于半径R的通电螺线管内部为匀强磁场，其轴线上的磁感应强度分布如图乙所示，已知端口截面中心处磁感应强度为管内的一半．则端口截面上距其中心r(0

A.B02 B.3B04

C．B0 D．1.2B0

4．[2018·沈阳市模拟]如图所示，质量为m，长度为L的金属棒MN两端由等长轻质绝缘细线水平悬挂，棒中通以由M指向N的电流，电流强度的大小为I，金属棒处于与其垂直的匀强磁场中，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ＝30°.下列判断正确的是( )

A．匀强磁场的方向一定是竖直向上

B．匀强磁场的方向一定是水平向左 ※精 品 试 卷 ※

※推 荐 下 载※ C．匀强磁场的磁感应强度大小可能为2mg3IL

D．匀强磁场的磁感应强度大小可能为mg3IL

5．(多选)[2018·太原期末]关于洛伦兹力，下列说法不正确的是( )

A．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用

B．由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也会做功

C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，但磁场方向不一定与电荷运动方向垂直

D．若运动电荷在空间某点不受洛伦兹力，则该点的磁感应强度一定为零

6．[2018·广州市二模]如图，同一平面内有两根互相平行的长直导线M和N，通有等大反向的电流，该平面内的a、b两点关于导线N对称，且a点与两导线的距离相等．若a点的磁感应强度大小为B，则下列关于b点磁感应强度Bb的判断正确的是( )

A．Bb＞2B，方向垂直该平面向里

B．Bb＜B2，方向垂直该平面向外

C.B2＜Bb＜B，方向垂直该平面向里

D．B＜Bb＜2B，方向垂直该平面向外

7．[2018·福建省漳州市二模]空间存在方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，图中的正方形abcd为其边界．一束速率不同的带正电粒子从左边界ad中点P垂直射入磁场，速度方向与ad边夹角θ＝30°，已知粒子质量为m、电荷量为q，粒子间的相互作用和粒子重力不计，则( )

A．粒子在磁场中运动的最长时间为4πm3qB

B．从bc边射出的粒子在磁场中的运动时间都相等

C．入射速度越大的粒子，在磁场中的运动时间越长

D．运动时间相等的粒子，在磁场中的运动轨迹可能不同

8．[2018·河南濮阳市二模]把一根绝缘导线PQ弯成两个半圆形状，每个半圆的半径都为R，放置在粗糙的水平桌面上，在桌面上加有竖直向下且磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示(俯视图)．现给导线通入由P到Q的电流，并逐渐增大电流强度，导线PQ始终处于静止状态，则下列说法正确的是( )

A．增大电流强度的过程中，导线PQ对桌面的摩擦力增大

B．增大电流强度的过程中，导线PQ对桌面的压力增大

C．当电流强度为I时，导线PQ受到的安培力为2πBIR

D．当电流强度为I时，导线PQ受到的安培力为32πBIR ※精 品 试 卷 ※

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9．[2018·贵阳市第一中学二模]如图所示，在半径为R的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，A点为磁场边界上的一点，在A点有大量的相同粒子，以大小相同的速度在纸面内沿不同的方向射入磁场区域内．已知粒子质量为m，电量为q，不计粒子的重力，磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中运动的最长时间为πm3qB，则粒子的速度大小为( )

A.qBRm B.2qBRm

C.3qBRm D.2qBRm

10．(多选)[2018·中原名校联考]如图所示，在空间由一坐标系xOy，直线OP与轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，直线OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B，一质量为m，电荷量为q的质子(不计重力)以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ，质子先后通过强磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直打在x轴上的Q点(图中未画出)，则( )

A．粒子在第一象限中运动的时间为7πm12qB

B．粒子在第一象限中运动的时间为5πm6qB

C．Q点的横坐标为3＋mv2qB

D．Q点的横坐标为3＋mv2qB

二、计算题：本题共4小题，共50分．

11．(12分)[2018·北京市朝阳区一模]如图所示，空间中存在一个矩形区域MNPQ，PQ的长度为MQ长度的两倍，有一个带正电的带电粒子从M点以某一初速度沿MN射入，若矩形区域MNPQ中加上竖直方向且场强大小为E的匀强电场，则带电粒子将从P点射出，若在矩形区域MNPQ中加上垂直于纸面且磁感应强度大小为B的匀强磁场，则带电粒子仍从P点射出，不计带电粒子的重力，求：带电粒子的初速度的大小．

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12．(12分)[2018·长春市二次质检]如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有一个带正电的小球，用长为L的轻质绝缘丝线系于O点，做俯视为顺时针方向的匀速圆周运动，空间中存在着竖直向下的匀强磁场，磁场的右边界为图中直线CD，圆心O和直线CD距离OE＝2L，已知小球运动过程中所受丝线拉力的大小为其所受洛伦兹力大小的3倍，当小球运动到图中所示位置时，丝线突然断开(此瞬间小球速度不变)，求小球离开磁场时的位置与E点的距离．

13．(12分)[2018·江西师大附中二模]据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动，使之束缚在某个区域内．如图所示，环状磁场的内半径为R1，外半径为R2，被束缚的带电粒子的比荷为k，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度，速度大小为v.中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为R2的区域内，求：环状区域内磁场的磁感应强度的取值范围．

14．(14分)[2018·甘肃一模]如图所示，两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场．A板带正电荷，B板带等量负电荷，电场强度为E；磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B1.平行金属板右侧有一挡板M，中间有小孔O′，OO′是平行于两金属板的中心线．挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B2.CD为磁场B2边界上的一绝缘板，它与M板的夹角θ＝45°，O′C＝a，现有大量质量均为m，含有各种不同电荷量、不同速度的带电粒子(不计重力)，自O点沿OO′方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO′方向运动，并进入匀强磁场B2中，求：

(1)进入匀强磁场B2的带电粒子的速度；

(2)能击中绝缘板CD的粒子中，所带电荷量的最大值；

(3)绝缘板CD上被带电粒子击中区域的长度． ※精 品 试 卷 ※

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专题强化十 带电粒子在磁场中的运动

1．D 根据控制变量法可知，保持导体棒通电部分的长度不变，改变电流的大小，则导体棒中电流越大，导体棒受到的安培力越大；保持电流不变，改变导体棒通电部分的长度，通电部分长度越长，导体棒受到的安培力越大，D选项正确．

2．D 研究导线的受力情况，根据安培定则判断条形磁铁周围磁场的分布，根据左手定则判断可知，导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，磁铁对地的压力增大，D选项正确．

3．BCD 根据磁感线的特征可知，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，端口截面上距其中心r(0＜r＜R)处磁感线比端口截面中心处磁感线多，则此处的磁感应强度B＞B02，A选项错误；端口截面上距其中心r处磁感线取值范围可能为B02＜B≤B0，也可能B＞B0，B、C、D选项正确．

4．C 金属棒MN处于平衡状态，受到重力、绳子拉力和安培力作用，根据力的合成与分解知识可知，安培力方向未知，当安培力垂直于绳子拉力时，磁感应强度的方向沿着绳子方向，此时安培力最小，磁感应强度最小，mgsinθ＝BminIL，解得Bmin＝mg2IL，C选项正确．

5．ABD 当带电粒子平行于磁场中运动时，不受洛伦兹力作用，该处的磁感应强度不为零，A、D选项错误；洛伦兹力的方向总是与粒子运动的方向垂直，不做功，B选项错误；根据左手定则可知，洛伦兹力的方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向不一定与电荷运动方向垂直，C选项正确．

6．B 空间某点的磁感应强度等于M、N两个电流在该点产生的磁感应强度的矢量和，根据安培定则可知，M、