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  • 2021-05-31 发布

2021高考物理(选择性考试)人教版一轮规范演练:41 磁场对电荷的作用

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www.ks5u.com 规范演练41 磁场对电荷的作用 ‎[抓基础]‎ ‎1.下列说法正确的是(  )‎ A.运动电荷在磁感应强度不为0的地方,一定受到洛伦兹力的作用 B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则该处的磁感应强度一定为0‎ C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度 D.洛伦兹力对带电粒子总不做功 答案:D ‎2.如图所示为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹.云室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直.由此可知粒子(  )‎ A.一定带正电 B.一定带负电 C.不带电 D.可能带正电,也可能带负电 答案:A ‎3.如图所示,长直导线ab附近有一带正电荷的小球用绝缘丝线悬挂在M点.当ab中通以由b→a的恒定电流时,下列说法正确的是 (  )‎ A.小球受磁场力作用,方向与导线垂直且垂直纸面向里 B.小球受磁场力作用,方向与导线垂直且垂直纸面向外 C.小球受磁场力作用,方向与导线垂直并指向左方 D.小球不受磁场力作用 答案:D ‎4.圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b,以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图所示.若带电粒子只受洛伦兹力的作用,则下列说法正确的是(  )‎ A.a粒子速率较大 B.b粒子速率较大 C.b粒子在磁场中运动时间较长 D.a、b粒子在磁场中运动时间一样长 答案:B ‎5.(多选)(2019·安徽芜湖调研)如图所示,虚线上方存在匀强磁场,磁感应强度为B;一群电子以不同速率v从边界上的P点以相同的方向射入磁场.其中某一速率为v0的电子从Q点射出.已知电子入射方向与边界夹角为θ,则由以上条件可判断 (  )‎ A.该匀强磁场的方向垂直纸面向里 B.所有电子在磁场中的轨迹相同 C.速率大于v0的电子在磁场中运动时间长 D.所有电子的速度方向都改变了2θ 解析:由左手定则可知,该匀强磁场的方向垂直纸面向里,A选项正确;由qvB=得R=,可知所有电子在磁场中的轨迹不相同,B选项错误;由T=得T=,所以所有电子在磁场中的运动时间都相同,C选项错误;所有电子偏转角度相同,所有电子的速度方向都改变了2θ,D选项正确.综上本题选A、D.‎ 答案:AD ‎6.(2019·山西太原二模)目前,我国柔性直流输电技术世界领先.上海南汇风电场柔性直流输电工程,输送容量为2×104 kW,直流电压等级±30 kV.设某段输电线路的两导线在同一竖直平面内,若宇宙射线中的质子、电子以速率v0到达输电线所在处,不考虑地磁场的影响和粒子速率的变化,质子的运动轨迹大致是下图中的(  )‎ A     B C     D 答案:B ‎7.如图所示为一圆形区域的匀强磁场,在O点处有一放射源,沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子,其中带电粒子1从A 点飞出磁场,带电粒子2从B点飞出磁场,不考虑带电粒子的重力,则(  )‎ A.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为3∶1‎ B.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为∶1‎ C.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为2∶1‎ D.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为1∶2‎ 答案:A ‎8.如图所示,在圆形区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的一条水平直径.一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向斜向上与ab成30°角时,粒子恰好从b点飞出磁场,在磁场中运动的时间为t.若相同的粒子从a点沿ab方向射入磁场,速度大小为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)(  )‎ A.t         B.t C.t D.2t 答案:B ‎[提素养]‎ ‎9.(多选)如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内,O点是cd边的中点.一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下,从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0‎ 后刚好从c点射出磁场.现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°角的方向,以大小不同的速率射入正方形内,那么下列说法中正确的是(  )‎ A.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从cd边射出磁场 B.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从ad边射出磁场 C.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从bc边射出磁场 D.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从ab边射出磁场 解析:如图所示,作出刚好从ab边射出的轨迹①、刚好从bc边射出的轨迹②、从cd边射出的轨迹③和刚好从ad边射出的轨迹④.由从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0后刚好从c点射出磁场可知,带电粒子在磁场中做圆周运动的周期是2t0.可知,从ad边射出磁场经历的时间一定小于t0;从ab边射出磁场经历的时间一定大于等于t0,小于t0;从bc边射出磁场经历的时间一定大于等于t0,小于t0;从cd边射出磁场经历的时间一定是t0,综上可知,A、C正确,B、D错误.‎ 答案:AC ‎10.(2019·河南三门峡期末)如图所示,宽度为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B,MM′和NN′是它的两条边界线,现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入,要使粒子不能从边界NN′射出,粒子入射速率v的最大可能是(  )‎ A. B. C. D. 答案:B ‎11.(多选)如图所示,正方形abcd区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,O点是cd边的中点,一个带正电的粒子(重力忽略不计)若从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场.现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°的方向(如图中虚线所示),以各种不同的速率射入正方形内,那么下列说法中正确的是(  )‎ A.该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出磁场 B.若该带电粒子从ab边射出磁场,它在磁场中经历的时间可能是t0.‎ C.若该带电粒子从bc边射出磁场,它在磁场中经历的时间可能是t0‎ D.若该带电粒子从cd边射出磁场,它在磁场中经历的时间可能是t0‎ 答案:AD ‎12.如图所示,半径为R的圆形区域位于正方形ABCD的中心,圆形区域内、外有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等,方向相反.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速率v0沿纸面从M点平行于AB边沿半径方向射入圆形磁场,在圆形磁场中转过90°从N点射出,且恰好没射出正方形磁场区域,粒子重力不计,求:‎ ‎(1)磁场的磁感应强度B的大小;‎ ‎(2)正方形区域的边长;‎ ‎(3)粒子再次回到M点所用的时间.‎ 解析:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,运动轨迹如图所示,设粒子在圆形磁场中的轨迹半径为r1,由洛仑兹力提供向心力,得 qv0B=m,‎ 由几何关系有r1=R,‎ 联立解得B=.‎ ‎(2)设粒子在正方形磁场中的轨迹半径为r2,粒子恰好不从AB边射出,有 qv0B=m,‎ r2==R,‎ 正方形的边长L=2r1+2r2=4R.‎ ‎(3)粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动的周期T1=,‎ 在圆形磁场中运动时间t1=T1=,‎ 粒子在正方形区域做匀速圆周运动的周期T2=,‎ 得t2=T2=,‎ 再次回到M点的时间t=t1+t2=. ‎ 答案:(1) (2)4R (3) ‎13.如图所示,在坐标系xOy中,第一象限内充满着两个匀强磁场a和b,OP为分界线,在磁场a中,磁感应强度为2B ‎,方向垂直于纸面向里,在磁场b中,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,P点坐标为(4l,3l).一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从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.则 ‎(1)粒子从P点运动到O点的最短时间是多少?‎ ‎(2)粒子运动的速度大小可能是多少?‎ 解析:(1)设粒子的入射速度为v,用Ra、Rb、Ta、Tb分别表示粒子在磁场a中和磁场b中运动的轨道半径和周期,则有 Ra=,Rb=,Ta==,Tb=,‎ 当粒子先在磁场b中运动,后进入磁场a中运动,然后从O点射出时,粒子从P点运动到O点所用的时间最短,如图所示.根据几何知识得tan α==,故α=37°,‎ 粒子在磁场b和磁场a中运动的时间分别为:‎ tb=Tb,ta=Ta,‎ 故从P点运动到O点的时间为 t=ta+tb=.‎ ‎(2)由题意及上图可知 n(2Racos α+2Rbcos α)=,‎ 解得v=(n=1,2,3,…).‎ 答案:(1) (2)(n=1,2,3,…)‎

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