2021届高考物理二轮复习 专题三 第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动作业VIP

1、2021届高考物理二轮复习 专题三 第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动作业2021届高考物理二轮复习 专题三 第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动作业年级：姓名：- 12 -第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动 (45分钟)基础题组专练1(2020河南周口4月调研)如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为o1，乙的圆心为o2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中ao1o1bbo2o2c，此时a点的磁感应强度大小为b1，b点的磁感应强度大小为b2。当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为()ab1bb2cb2b1 d解析：对于图中单个环形电流，根据安培定则，其在中

2、轴线上的磁场方向均是向左，故c点的磁场方向也是向左的。设ao1o1bbo2o2cr，单个环形电流在距离中点r位置的磁感应强度为b1r，在距离中点3r位置的磁感应强度为b3r，故a点磁感应强度b1b1rb3r；b点磁感应强度b2b1rb1r；当撤去环形电流乙后，c点磁感应强度bcb3rb1b2，故选a。答案：a2(2020浙江省名校联合体高三下学期3月第二次联考)如图所示，电阻均匀的圆环，固定于匀强磁场中，环平面与磁场方向垂直，m、n与直流电源相连，圆环的劣弧mgn对应的圆心角为90，它所受的安培力大小为f，则整个圆环所受的安培力大小为()a2f b(1)fc.f df解析：由图知，圆环的劣弧m

3、gn和圆环的其余部分是并联关系，两部分的长度之比为13，电阻之比是13，通过电流之比为31，两部分在磁场中的等效长度相同，等效电流方向相同，则两部分所受安培力大小之比为31，方向相同，所以整个圆环所受的安培力大小为f，故d项正确，a、b、c三项错误。答案：d3(2020山东泰安质量检测)如图所示，正方形区域abcd内存在磁感应强度为b的匀强磁场，e是ad的中点，f是cd的中点，在a点沿对角线方向以速率v射入一带负电的粒子(重力不计)，粒子恰好从e点射出。若磁场方向不变，磁感应强度变为，粒子的射入方向不变，速率变为2v，则粒子的射出点位于()ae点 bd点cdf间 dfc间解析：当磁感应强度为b

4、，粒子速度为v时，半径r；当磁感应强度变为，粒子速度变为2v时，半径r4r。如图所示，过a点作速度v的垂线，与cd的延长线交于o点，由几何关系可知oa4r，odad2ae2rr，因此粒子出射点应在df间。答案：c4(2020湖北黄冈5月检测)如图，半径为r的半圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为q且不计重力的粒子，以速度v沿与半径ao夹角30的方向从a点垂直磁场射入，最后粒子从半圆弧上射出，则磁感应强度的大小不可能为()a. bc. d解析：当粒子轨迹恰好与mn相切时为临界条件，粒子轨迹如图所示，根据几何知识可得，aob120，oabbao30，故，r0，解得r0r，又r

5、0r，解得b0，若使粒子从半圆弧上射出，有rr，即b，故应选b。答案：b5(2020广东汕头高三一模)如图，纸面内有一垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域，比荷为k1、k2的带电粒子a、b分别从p点以速率v1、v2垂直进入磁场，经过时间t1、t2从m点射出磁场。已知v1沿半径方向，v2与v1夹角为30，pom120。不计粒子重力，下列判断正确的是()a若v1v2，则k1k21b若v1v2，则t1t22c若t1t2，则k1k221d若t1t2，则v1v21解析：设匀强磁场区域半径为r，带电粒子a、b的轨迹如图所示，由几何关系可得，粒子a的轨道半径r1rtan 60r，粒子b的轨道半径r2r，粒子a转

6、过的圆心角为160，粒子b转过的圆心角为2120。根据洛伦兹力提供向心力可得bvq，故速度v，运动周期t，则运动时间tt。若v1v2，则k1k2r2r11，故a错误；若v1v2，则t1t21r12r22，故b正确；若t1t2，则k1k21212，故c错误；若t1t2，则v1v2k1r1k2r21r12r22，故d错误。答案：b6如图所示，一根长为l的金属细杆通有电流i时，水平静止在倾角为的光滑绝缘固定斜面上，斜面处在方向竖直向上、磁感应强度大小为b匀强磁场中。若电流和磁场的方向均不变，电流大小变为i，磁感应强度大小变为4b，重力加速度为g，则此时金属细杆()a电流流向垂直纸面向外b受到的安培力

7、大小为2bilsin c对斜面压力大小变为原来的2倍d将沿斜面加速向上运动，加速度大小为gsin 解析：金属细杆水平静止在斜面上时，对金属细杆受力分析，它受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力和水平向右的安培力，由左手定则知电流流向垂直纸面向里，故a错误；根据安培力公式可得，磁感应强度大小和电流大小改变时金属细杆受到的安培力大小为f安4bil2bil，故b错误；金属细杆水平静止斜面上时，金属细杆受到重力、斜面的支持力和安培力而处于平衡状态，根据平衡条件可得fncos mg，fnsin bil，磁感应强度大小和电流大小改变时，根据受力分析和牛顿第二定律可得fnmgcos 2bilsin ，ag

8、sin ，加速度方向沿斜面向上，故c错误，d正确。答案：d7(2020贵州贵阳二模)如图所示，一边长为2r的正方形与半径为r的圆相切，两区域内有大小相等、方向相反的匀强磁场。m是正方形左边长的中点，o点是圆的圆心，m、o、n三点共线。若使比荷为、重力不计的两个带正电的粒子分别从m、n两点以速度v0沿mon直线相向进入磁场；它们在磁场中运动相同的时间，并以相同的方向离开磁场。若从n点进入磁场的带电粒子的速度大小变为2v0，并改变其速度方向，该粒子将从m点离开磁场。求：(1)匀强磁场的磁感应强度大小；(2)粒子从n点以2v0进入磁场运动到m点的总时间。解析：(1)通过分析可知，只有当带电粒子在磁场

9、中运动圆周时，两个粒子在磁场中运动相同的时间，并以相同的方向离开磁场，粒子在磁场中运动的向心力由洛伦兹力提供qv0bm，由几何关系可知，带电粒子做匀速圆周运动的半径rr，所以b。(2)当带电粒子在圆形磁场中从n进入从m点射出时，粒子运动轨迹如图所示，粒子在磁场中运动的向心力由洛伦兹力提供，有q(2v0)b解得r2r所以mo2p和pno1都是正三角形，该粒子在两个磁场中运动的总时间t粒子在磁场中运动的周期t联立解得t。答案：(1)(2)能力题组专练8(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

10、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：由运动轨迹和左手定则可判定该粒子带负电，a错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，故粒子在b点速率等于在a点速率，b错误；由qvbm得r，若仅减小磁感应强度，则r增大，如图，粒子将从b点右侧射出，故c正确；粒子运动周期t，若仅减小入射速率，则r减小，t不变，粒子运动轨迹所对应的圆心角变大，由tt可知，粒子运动时间将变长，故d错误。答案：c9如图，在xoy平面内，虚线yx左上方存在范围足够大、磁感应强度为b的匀强磁场，在a(0，l)处有一个粒子源，可沿平面内各个方向射出质量为m

11、、电荷量为q的带电粒子，速率均为，粒子重力不计，则粒子在磁场中运动的最短时间为()a. bc. d解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有qvb，将题中的v值代入上式得rl，粒子运动的时间t最短时，粒子偏转的角度最小，则所对弦最短，过a点作虚线的垂线，交虚线于b点，ab即为最短的弦，假设粒子带负电，结合左手定则，根据几何关系有aboasin 60l，则粒子偏转的角度60，结合周期公式t，可知粒子在磁场中运动的最短时间为t，故c正确，a、b、d错误答案：c10(2019高考全国卷)如图，在直角三角形opn区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为b、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压u加

12、速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在op边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知o点为坐标原点，n点在y轴上，op与x轴的夹角为30，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力。求：(1)带电粒子的比荷；(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。解析：(1)设带电粒子的质量为m，电荷量为q，加速后的速度大小为v。由动能定理有qumv2设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qvbm由几何关系知dr联立式得(2)由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x轴所经过的路程为srtan 30带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间为t联立式得

13、t()答案：(1)(2)()11(2020高考全国卷)如图，在0xh，y0)的粒子以速度v0从磁场区域左侧沿x轴进入磁场，不计重力。(1)若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值bm；(2)如果磁感应强度大小为，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向与x轴正方向的夹角及该点到x轴的距离。解析：(1)由题意，粒子刚进入磁场时应受到方向向上的洛伦兹力，因此磁场方向垂直于纸面向里。设粒子进入磁场中做圆周运动的半径为r，根据洛伦兹力公式和圆周运动规律，有qv0b由此可得r粒子穿过y轴正半轴离开磁场，其在磁场中做圆周运动的圆心在y轴正