京津鲁琼专用2020版高考物理大二轮复习专题三第2讲磁场性质及带电粒子在磁场中的运动练习含解析
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1、磁场性质及带电粒子在磁场中的运动一、单项选择题1(2019高考北京卷)如图所示,正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场一带电粒子垂直磁场边界从a点射入,从b点射出下列说法正确的是()A粒子带正电B粒子在b点速率大于在a点速率C若仅减小磁感应强度,则粒子可能从b点右侧射出D若仅减小入射速率,则粒子在磁场中运动时间变短解析:选C.由左手定则可知,粒子带负电,A项错误;由于洛伦兹力不做功,故粒子速率不变,B项错误;粒子在磁场中运动轨迹半径R,若仅减小磁感应强度B的大小,则R变大,粒子可能从b点右侧射出,C项正确;若仅减小入射速率,则R变小,粒子在磁场中的偏转角变大,tT,T,粒子在磁场中的运动时间变长,
2、D项错误2(2019河南六市联考)如图所示的坐标系中,有两个半径均为r的圆形线圈L1、L2,分别垂直于y轴和x轴放置,其圆心O1和O2的坐标分别为(0,r)、(r,0),给线圈L1通电流3I0(从上向下看为逆时针方向),给线圈L2通电流4I0(从右向左看为逆时针方向)据相关电磁学理论可以知道,圆环形电流在其中心轴线上产生的磁感应强度为B,其中为真空磁导率,I为环中电流,r为圆环半径,Z为中心轴线上任意一点到圆环圆心的距离据此可推算出两通电线圈在坐标原点O处产生的磁感应强度的大小和方向分别为()A.,方向指向第一象限B,方向指向第二象限C,方向指向第三象限D,方向指向第四象限解析:选A.根据B可
3、知:线圈L1在O点产生的磁感应强度为:B1,由右手螺旋定则可知方向沿y轴正方向,线圈L2在O点产生的磁感应强度为:B2,方向沿x轴正方向,B1和B2方向垂直,所以O点的磁感应强度为B,方向指向第一象限,选项A正确3如图所示,竖直平行边界MN、PQ间有垂直于纸面向里的匀强磁场,甲、乙两个完全相同的粒子(不计粒子的重力)在边界MN上的C点分别以垂直于磁场的速度进入磁场,速度方向与边界MN的夹角分别为30、45,结果两个粒子均从边界PQ上的D点射出磁场,C、D连线与两边界的垂线CE的夹角30,则两粒子在磁场中运动的速度之比及运动的时间之比分别为(已知sin 15,cos 15)()A2B2CD解析:
4、选A.C、D两点间的距离记为L,粒子的运动轨迹如图所示,则轨迹半径r,轨迹所对的圆心角2(90)1202,结合r和T,得v,tT(1202),则,2,选项A正确4两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的()A轨道半径减小,角速度增大B轨道半径减小,角速度减小C轨道半径增大,角速度增大D轨道半径增大,角速度减小解析:选D.分析轨道半径:带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的速度v大小不变,磁感应强度B减小,由公式r可知,轨道半径增大分析角速度:由公式T可知,粒子在磁场中运动的周期增
5、大,根据知角速度减小,选项D正确5(2019淄博模拟)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()ABCD解析:选A.由题可知,粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示,由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的圆弧所对的圆心角为30,因此粒子在磁场中运动的时间为t,粒子在磁场中运动的时间与筒转过90所用的时间相等,即,求得,A项正
6、确6在空间中有一如图所示边界垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,已知P、Q、O为边长为L的等边三角形的三个顶点,两个带电粒子甲和乙分别从P点垂直PO方向射入匀强磁场中,甲从PO边的M点射出磁场,乙从QO边的N点射出磁场,已知PM2MO,QNNO,据此可知()A若两个带电粒子的比荷相同,则甲、乙两个带电粒子射入磁场时的速度大小之比为12B若两个带电粒子的动能相同,则甲、乙两个带电粒子所带电荷量之比为32C若两个带电粒子的带电荷量相同,则甲、乙两个带电粒子射入磁场时的动量大小之比为32D若两个带电粒子的比荷相同,则甲、乙两个带电粒子在磁场中运动的时间之比为32解析:选 D根据题述,画出两个带电
7、粒子在磁场区域中运动的轨迹,如图所示,由几何关系可知,r甲L,r乙L.由qvBm,解得r.若两个带电粒子的比荷 相同,由r可知,甲、乙两个带电粒子射入磁场时的速度大小之比等于轨迹半径之比,即v甲v乙r甲r乙23,选项A错误;若两个带电粒子的动能相同,由r可知,甲、乙两个带电粒子所带电荷量的比值为,选项B错误;若两个带电粒子所带电荷量q相同,由r可知,甲、乙两个带电粒子射入磁场时的动量大小之比等于轨迹半径之比,即p甲p乙r甲r乙23,选项C错误;若两个带电粒子的比荷相同,则由T可知两粒子在磁场中运动的周期相同,带电粒子甲在磁场区域中运动轨迹圆弧所对圆心角为180,在磁场中运动的时间为;带电粒子乙
8、在磁场区域中运动轨迹圆弧所对圆心角为120,在磁场中运动的时间为,则甲、乙两个带电粒子在磁场中运动的时间之比为t甲t乙32,选项D正确7(2019威海质检)如图所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板,从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电、电荷量为q、质量为m、速度为v的粒子,不考虑粒子间的相互作用力,关于这些粒子的运动,以下说法正确的是()A只要对着圆心入射,出射后均可垂直打在MN上B对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线不一定过圆心C对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中通过的弧长越长,时间也越长D只要速度满足v,沿不同方向入射的粒子出射后
9、均可垂直打在MN上解析:选D.对着圆心入射的粒子,出射后不一定垂直打在MN上,与粒子的速度有关,故A错误;带电粒子的运动轨迹是圆弧,根据几何知识可知,对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线也一定过圆心,故B错误;对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中轨迹半径越大,弧长越长,轨迹对应的圆心角越小,由tT知,运动时间t越小,故C错误;速度满足v时,轨迹半径rR,入射点、出射点、O点与轨迹的圆心构成菱形,射出磁场时的轨迹半径与最高点处的磁场半径平行,粒子一定垂直打在MN板上,故D正确8如图所示,在OA和OC两射线间存在着匀强磁场,AOC30,正负电子(质量、电荷量大小相同,电性相反)以相同的速度从
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