《二轮复习专项分层特训专项10磁场及带电粒子在磁场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二轮复习专项分层特训专项10磁场及带电粒子在磁场中的运动（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2023届二轮复习专项分层特训专项 10 磁场及带电粒子在磁场中的运动（含答案）一、单项选择题1. 2022江苏苏州第二次联考如图所示，一圆形硬质金属导线MaNb固定于水平桌面上，导线平面与匀强磁场方向垂直，圆弧导线MaN的长度为圆周长的4，触头M、N与直力大小为（流电源两端相接.已知圆弧导线MaN受到的安培力大小为F，则圆弧导线MbN受到的安培）A.B.2F3C.D.3F22.2022河北押题卷如图所示，某物理兴趣小组制作了一种可“称量”磁感应强度大小的 实验装置.U形磁铁置于水平电子测力计上,U形磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场, 不计两极间以外区域磁场.一水平导体棒垂直磁场方向放入U
2、形磁铁两极之间（未与磁铁接 触)，导体棒由两根绝缘杆固定于铁架台上.导体棒没有通电时，测力计的示数为G0;导体 棒通以图示方向电流/(如图所示)时，测力计的示数为G1.测得导体棒在两极间的长度为L, 磁铁始终静止，不考虑导体棒电流对磁铁磁场的影响下列说法正确的是( )G GA. 导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为B=-*L丄G GB. 导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为2=亠厅丄C. 若使图示方向电流增大，被“称量”的磁感应强度将减小D. 若通以图示大小相等方向相反的电流/,测力计示数将变为2G0-G13. 2022全国甲卷空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面(xO尹平面)向里，
3、电场的方向沿 y 轴正方向一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点 O 由静止开始运动.下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是()Ob、Oc、Od是以不同速率对准圆心入射的正电子或负电子的运动径迹，a、b、d三个出射点和圆心的连线分别与竖直方向成90、 60、 45的夹角，则下列判断正确的是()A. 沿径迹Oc运动的粒子在磁场中运动时间最短B. 沿径迹Oc、Od运动的粒子均为正电子3C. 沿径迹Oa、Ob运动的粒子速率比值为亍D. 沿径迹Ob、Od运动的粒子时间之比为9 : 85. 2022广东卷如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应 强度大小
4、相等、方向相反且与 z 轴平行的匀强磁场.一质子以某一速度从立方体左侧垂直 Oyz 平面进入磁场，并穿过两个磁场区域.下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中， 可能正确的是( )6. 2022河北石家庄高三模拟如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图 丁的 D 形盒狭缝中的加速时间，下列说法正确的是()B图丁)05加速电场A. 图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电压，A板电势高、 H 2、13 H 三种粒子经加速电场射入磁场， 13 H 在磁场中的偏转半径最C. 图丙中，加速电压越大，粒子获
5、得的能量越高，比回旋加速器更有优势D. 图丁中，随着粒子速度的增大，交变电流的频率也应该增大二、多项选择题7. 2022广东卷f 1x YXX 1如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场.电子从M点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N、P两点.已知M、P在同一等 势面上，下列说法正确的有()A. 电子从N到P,电场力做正功B. N点的电势高于P点的电势C. 电子从M到N,洛伦兹力不做功D. 电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力8. 2022全国乙卷上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为 xOy 面.某同学在某地对地磁场进行了四次测 量，每次测量时尹轴指向不
6、同方向而z轴正向保持竖直向上.根据表中测量结果可推知()测量序号B/yTB/yTBz/yT102145202046321045421045B. 当地的地磁场大小约为50 yTC. 第2次测量时y轴正向指向南方D. 第3次测量时y轴正向指向东方9. 2022山东枣庄二模如图所示，虚线右侧有竖直向下的电场强度E=45 N/C的匀强 电场及垂直于电场向外的磁感应强度B=0.25 T的匀强磁场.在光滑绝缘的水平面上有两个 等大的金属小球A、B,小球A不带电，其质量mA = 0.05 kg,紧贴虚线静置的小球B带电 荷量qB=4X10r C,其质量mBA以速度v=20 m/s水平向右与小球B发生正碰，碰
7、后小 球B垂直于电、磁场直接进入正交电、磁场中.刚进入正交电、磁场的瞬间，小球B竖直 方向的加速度恰好为零.设小球A、B碰撞瞬间电荷均分，取g=10 m/s2则下列说法正确的 是( )A. A、B碰后瞬间，小球A的速度大小为16 m/sB. 小球A在刚进入正交电、磁场后的短时间内，其电势能减少C. A、B碰撞过程中，小球A对小球B做的功为2 JD. 小球A、B之间的碰撞为弹性碰撞三、非选择题10. 2022浙江湖州、衢州、丽水4月质检如图所示，真空中有一平行板电容器水平放 置，电容器极板长度D=353 m,上极板固定于x轴，左端位于坐标原点，两板间距离足 够大且带等量异种电荷.“V”形槽由两块
8、长L=V m的绝缘挡板组成，倾斜挡板HI与水 平挡板IJ夹角为60并相交于/,其中H位于x轴，I位于电容器右端正下方.两挡板的角 平分线IK上有一以OB为圆心，半径人=愛 m的圆形匀强磁场，磁感应强度大小B=0.8 T, 方向垂直于xOy平面向外.在y轴上的y0处沿x轴正方向发射一电荷量qX 10-17 C，质量 mX 10-23 kg,速度e0X104 m/s的带正电粒子.不计电容器极板及挡板的厚度，不计重力和 边缘效应.(1) 若平行板电容器的电场强度E=2X103 N/C,求粒子离开电容器时的竖直位移y1.(2) 若改变电场强度E的大小使粒子恰好能垂直挡板HI从挡板正中央的小孔S穿入“V
9、” 形槽，求带电粒子出发的位置y0.(3) 若在(2)的条件下，粒子经磁场偏转后垂直打到IJ挡板上，求圆心OB到I的距离l11. 2022湖南卷如图，两个定值电阻的阻值分别为R1和R2，直流电源的内阻不计， 平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为冷3 d，极板间存在方向水平向里的匀 强磁场.质量为m、带电荷量为+q的小球以初速度v沿水平方向从电容器下板左侧边缘A 点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器.此过程中，小球未 与极板发生碰撞，重力加速度大小为g，忽略空气阻力.(1) 求直流电源的电动势 E0；(2) 求两极板间磁场的磁感应强度 B；(3) 在图中虚线
10、的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度 的最小值E.12. 2021广东卷如图是一种花瓣形电子加速器简化示意图.空间有三个同心圆a、b、c 围成的区域，圆a内为无场区，圆a与圆b之间存在辐射状电场，圆b与圆c之间有三个圆 心角均略小于90的扇环形匀强磁场区1、11和III各区磁感应强度恒定，大小不同，方向均 垂直纸面向外.电子以初动能Ek0从圆b上P点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子 每次进入电场即被全程加速.已知圆a与圆b之间电势差为U,圆b半径为人，圆c半径为 百 人，电子质量为加，电荷量为e,忽略相对论效应，取tan 22.5=0.4.(1)当Ek0=0时，
11、电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的 夹角e均为45。，最终从0点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示.求I区的磁感应强度大小、电子在I区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能;II1K区3 ；射(2)已知电子只要不与I区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射.当EykeU时，要 保证电子从出射区域出射，求k的最大值.专项 10 磁场及带电粒子在磁场中的运动131. 解析：圆弧导线MaN的长度为圆周长的4，则圆弧导线MbN的长度为圆周长的4 , 圆弧导线MbN的电阻是圆弧导线MaN的电阻的3倍，两段圆弧导线并联，故通过两段圆弧 导线的电流与圆弧导线的电阻成反比圆弧导线MbN与圆
12、弧导线MaN受安培力作用的等效 长度相同，已知圆弧导线MaN受到的安培力大小为F,根据安培力的表达式F安二BL ,可 知圆弧导线MbN受到的安培力大小为3 ,B、C、D错误，A正确.答案：A2. 解析：当导体棒通以图示方向电流I时，根据左手定则可知，导体棒受安培力向上， 则磁铁受到向下的作用力，由平衡可知F安二BIL二G -G“安 1 0G G解得B二-，选项A B错误；磁体两极间的磁感应强度只与磁体本身有关，若 使图示方向电流增大，被“称量”的磁感应强度不变，选项C错误；若通以图示大小相等 方向相反的电流I，则安培力反向，此时测力计示数将变为N=G0_f安二2G - q ,选项D 正确答案：
13、D3. 解析：带正电粒子从原点O由静止释放，在电场力作用下，获得向上的速度后，会 受到向左的洛伦兹力，故粒子向左侧偏转，排除A、C选项；当粒子再回到x轴时，电场力 整体做功为零，洛伦兹力始终不做功，故此时速度为零，以后会重复原来的运动，不可能运 动到x轴下方，故B正确，D错误.答案： B4. 解析：因为正电子和负电子的电荷量q和质量m均相等，而带电粒子在磁场中做匀 速圆周运动的周期丁=眾，所以四种径迹的周期相等，而沿径迹Oc运动的粒子的速度偏 转角最大，径迹对应的圆心角也最大，设偏转角为，由匸空丁可知，沿径迹O运动的 粒子在磁场中运动时间最长，选项A错误；由左手定则可判断沿径迹Oc、Od运动的
14、粒子 均带负电，选项B错误；设圆形磁场半径为r，根据几何关系可得沿径迹Oa、Ob运动的粒 子轨道半径分别为r=r, rb二逗r，根据qBv = ，可得*二彳二，选项C正确； 由a项分析可知，运动时间之比为偏转角之比，所以晋二45二3，选项d错误.dd答案： C5. 解析： 根据题述情境，质子垂直 Oyz 平面进入磁场，由左手定则可知，质子先向 y 轴正方向偏转穿过MNPQ平面，再向x轴正方向偏转，所以A可能正确，B错误；该轨迹 在Oxz平面上的投影为一条平行于x轴的直线，C、D错误.答案： A6. 解析： 由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电， A 板是电源的负极， B 板是电源的正极
15、，故A错误；由qU=2 mv2和qvB = mR，解得R = B，1 H 2 H、3 H三种粒子经加速电场射入磁场，3 H在磁场中的偏转半径最大，故B正确；粒子通 过多级直线加速器加速，加速电压越大，粒子获得的能量越高，但要产生这种高压所需的技 术要求很高，同时加速装置的长度也要很长，故多级直线加速器不一定比回旋加速器更有优 势做C错误；在磁场中做匀速圆周运动，各伦兹力提供向心力，则qvBmV2，乎, 联立解得厂二号晋，故理论上，粒子做圆周运动的周期没变，故交流电的频率不变，故D 错误答案：B7. 解析：电子从M点由静止释放，从M到N,电场力做正功，M P在同一等势面上， 可知电子从N到P，电场力做负功，A错误；根据沿电场线方向电势降低，可知N点电势 高于P点电势，B正确；根据洛伦兹力方向与速度方向垂直，对带电粒子永远不做功，可知 电子从M到N ,洛伦兹力不做功，C正确；洛伦兹力不做功，且M、P在同一等势面上， 可知电子在M点和P点速度都
