最新高考物理大二轮复习专题三电场和磁场专题能力训练9磁场性质及带电粒子在磁场中的运动

专题能力训练9 磁场性质及带电粒子在磁场中的运动

(时间:45分钟满分:100分)

一、选择题(本题共6小题,每小题7分,共42分。在每小题给出的四个选项中,1~4题只需一个选项符合题目要求,5~6题有多个选项符合题目要求。全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)

1.

如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,上面挂有匝数为n的矩形线框abcd。bc边长为l,线框的下半部分处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直于纸面对里。线框中通以电流I,方向如图所示,开始时线框处于平衡形状。令磁场反向,磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡。则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是()

A.Δx=,方向向上

B.Δx=,方向向下

C.Δx=,方向向上

D.Δx=,方向向下

2.

(2017·全国卷Ⅲ)如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P

和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸

面对里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。假如让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为()

A.0

B.B0

C.B0

D.2B0

3.

如图所示,两根彼此平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,以下说法正确的是()

A.O点处的磁感应强度为零

B.a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反

C.c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相反

D.a、c两点处磁感应强度的方向不同

4.一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()

A.B.

C.D.

5.(2018·湖南郴州质检)如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直纸面对里的匀强磁场,磁感应强度为B。M为磁场边界上一点,有许多个电荷量为q、质量为m的相反粒子(不计重力)在纸面内向各个方向以相反的速率通过M点进入磁场,这些粒子射出边界的地位均处于边界的某一段圆弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的。以下说法正确的是()

A.粒子从M点进入磁场时的速率为v=

B.粒子从M点进入磁场时的速率为v=

C.若将磁感应强度的大小添加到B,则粒子射出边界的圆弧长度变为本来的

D.若将磁感应强度的大小添加到B,则粒子射出边界的圆弧长度变为本来的

6.

如图所示的区域共有六处开口,各相邻开口之间的距离都相等,匀强磁场垂直于纸面,不同速度的粒子从开口a进入该区域,可能从b、c、d、e、f五个开口离开,粒子就如同进入“迷宫”普通,可以称作“粒子迷宫”。以下说法正确的是()

A.从d口离开的粒子不带电

B.从e、f口离开的粒子带有异种电荷

C.从b、c口离开的粒子运动时间相等

D.从c口离开的粒子速度是从b口离开的粒子速度的2倍

二、非选择题(本题共4小题,共58分)

7.

(14分)如图所示,正方形匀强磁场的边界长为a,边界由绝缘弹性壁围成,磁场的磁感应强度为B。质量为m、电荷量为q的带正电粒子垂直于磁场方向和边界,从边界

正中点O孔处射入磁场,其射入时的速度为,带电粒子与壁碰撞前后沿壁方向的分速度不变,垂直壁方向的分速度反向、大小不变,且不计摩擦,不计粒子所受重力,碰撞时无电荷量损失,求:

(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径;

(2)带电粒子从O孔射入到从O孔射出所需求的时间。

8.(14分)如图甲所示,MN为竖直放置彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中心各有一个小孔O、O',两孔正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随

时间的变化如图乙所示。有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强

度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响,不计离子所受重力。求:

甲

乙

(1)磁感应强度B0的大小;

(2)要使正离子从O'孔垂直于N板射出磁场,正离子射入磁场时的速度v0的可能值。

9.

(14分)如图所示,在座标系xOy中,第一象限内充满着两个匀强磁场a和b,OO'为分界线,磁场a的磁感应强度为2B,方向垂直纸面对里;磁场b的磁感应强度为B,方向垂直纸面对外。P点在分界线上,坐标为(4l,3l)。一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从P点沿y轴负方向射入磁场b,经过一段时间后,粒子恰能经过原点O,不计粒子重力。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

(1)粒子从P点运动到O点的时间最少是多少?

(2)粒子运动的速度可能是多少?

10.

(16分)如图所示,圆心为O、半径为R的圆形磁场区域中存在垂直纸面对外的匀强磁场,以圆心O为坐标原点建立坐标系,在y=-3R处有一垂直y轴的固定绝缘挡板,一质量为m、电荷量为+q的粒子,与x轴成60°角从M点(-R,0)以初速度v0斜向上射入磁场区域,经磁场偏转后由N点离开磁场(N点未画出)恰好垂直打在挡板上,粒子与挡板碰撞后原速率弹回,再次进入磁场,最初离开磁场。不计粒子的重力,求:

(1)磁感应强度B的大小;

(2)N点的坐标;

(3)粒子从M点进入磁场到毕竟离开磁场区域运动的总时间。

答案：

1.B解析线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力,处于平衡,安培力为F B=nBIl,且开始的方向向上,然后方向向下,大小不变。设在电流反向之前弹簧的伸长为x,则反向以后弹簧的伸长为(x+Δx),则有

kx+nBIl-G=0

k(x+Δx)-nBIl-G=0

解之可得Δx=,且线框向下挪动,故B正确。