高考物理二轮复习 专题提升训练9 磁场对电流和运动电荷的作用（含解析）-人教版高三物理试题

专题提升训练9磁场对电流和运动电荷的作用一、单项选择题(本题共6小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(2019·天津期末)a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是()A.沿O到c方向 B.沿O到a方向C.沿O到d方向 D.沿O到b方向答案:A解析:根据题意,由右手螺旋定则知b与d导线电流产生的磁场正好相互抵消,而a与c导线产生的磁场正好相互叠加,由右手螺旋定则,得磁场方向水平向左,当一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动时,根据左手定则可知,它所受洛伦兹力的方向向下,即由O到c,故A正确,B、C、D错误。2.(2019·陕西宝鸡一模)如图所示,垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2,纸面内的一点H到两根导线的距离相等,则该点的磁感应强度方向可能为图中的()A.B1 B.B2C.B3 D.B4答案:C解析:根据右手螺旋定则得出两电流在H点的磁场方向,如图所示,因为I1>I2,故I1产生的磁场大于I2产生的磁场,根据平行四边形定则知H点的合磁感应强度可能为B3方向。故C正确,A、B、D错误。3.(2019·浙江11月选考)电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示,两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上,当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是()A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力答案:A解析:装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆,当线圈中通有同向电流时互相吸引,通有异向电流时互相排斥,故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引,所以为同向电流,A正确,B错误;根据牛顿第三定律可知线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力,由相互作用力的特点知,线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力,不是一对相互作用力,故C、D错误。4.(2019·湖北武汉检测)如图所示,在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环,圆环处于静止状态,圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120°,此时悬线的拉力为F。若圆环通电,使悬线的拉力刚好为零,则环中电流的大小和方向是()A.大小为3FB.大小为3FC.大小为3FD.大小为3F答案:A解析:圆环不通电时悬线拉力为F,可知F=mg,若圆环通电,使悬线拉力刚好为零,那么F安=mg,安培力方向若要竖直向上,电流应为顺时针,F安=2BIRsin60°=3BIR,联立得3BIR=F,则I=3F5.(2019·河南中原名校第四次模拟)如图所示,平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,两边界间距为d,MN上有一粒子源A,可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m、电荷量均为q的带正电的粒子,粒子射入磁场的速度v=2qBd3m,不计粒子的重力,则粒子能从PQA.d B.23d C.233d 答案:C解析:粒子在磁场中运动的半径R=mvqB=23d,粒子从PQ边射出的两个边界粒子的轨迹如图所示。由几何关系可知,从PQ边射出粒子的区域长度为l=6.(2019·山东济南一模)如图所示,正方形abcd区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,甲、乙两带电粒子从a点沿与ab成30°角的方向垂直射入磁场。甲粒子垂直于bc边离开磁场,乙粒子从ad边的中点离开磁场。已知甲、乙两带电粒子的电荷量之比为1∶2,质量之比为1∶2,不计粒子重力。下列判断正确的是()A.甲粒子带负电,乙粒子带正电B.甲粒子的动能是乙粒子动能的16倍C.甲粒子所受洛伦兹力是乙粒子所受洛伦兹力的33倍D.甲粒子在磁场中的运动时间是乙粒子在磁场中运动时间的1答案:D解析:甲粒子向上偏转,带正电,乙粒子向下偏转,带负电,故A错误。如图所示,由几何关系得r甲=2l,2r乙cos30°=l2,得r乙=36l。据Bqv=mv2r得Ek=12mv2=(qBr)22m,所以Ek甲Ek乙=q甲2r甲2m乙q乙二、多项选择题(本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的)7.(2019·陕西榆林第三次模拟)在图甲、乙中两点电荷电荷量相等,丙、丁中通电导线电流大小相等,竖直虚线为两点电荷、两通电导线的中垂线,O为连线的中点。下列说法正确的是()A.图甲和图丁中,在连线和中垂线上,O点的电场强度和磁感应强度都最小B.图甲和图丁中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度都相等C.图乙和图丙中,在连线和中垂线上,O点的电场强度和磁感应强度都最大D.图乙和图丙中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度都相等答案:AD解析:在图甲中,根据电场强度公式E=kQr2以及电场强度的合成可知O点电场强度为零;在图丁中,根据右手螺旋定则以及磁场的叠加可知O点磁感应强度为零,都是最小的,故选项A正确;图甲和图丁中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度只是大小相等,但是方向不同,故选项B错误;在图乙中,在中垂线上O点电场强度最大,但是在连线上O点电场强度最小;在图丙中,在连线上O点的磁感应强度最小,在中垂线上O点的磁感应强度都最大,故选项C错误;在图乙和图丙中,在连线和中垂线上关于8.(2019·广东惠州模拟)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以速度v垂直磁场正对着圆心O射入带正电的粒子,且粒子电荷量为q、质量为m,不考虑粒子重力,关于粒子的运动,下列说法正确的是()A.粒子在磁场中通过的弧长越长,运动时间也越长B.射出磁场的粒子其出射方向的反向延长线也一定过圆心OC.射出磁场的粒子一定能垂直打在MN上D.只要速度满足v=qBRm,入射的粒子出射后一定垂直打在MN答案:BD解析:速度不同的同种带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等,对着圆心入射的粒子,速度越大,在磁场中轨道半径越大,弧长越长,轨迹对应的圆心角θ越小,由t=θ2πT知,运动时间t越小,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一定过圆心,故B正确;速度不同,半径不同,轨迹对应的圆心角不同,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C错误;速度满足v=qBRm时,粒子的轨迹半径为r=mvqB=R,入射点、出射点、O9.(2019·湖北十堰调研)如图所示,有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,其边界为一边长为l的正三角形(边界上有磁场),A、B、C为三角形的三个顶点。今有一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),以速度v=3qBl4m从AB边上的某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场,然后从BC边上某点Q射出。若从P点射入的该粒子能从QA.lPB<1+34l B.lPB<C.lQB≤34l D.lQB≤1答案:BD解析:粒子在磁场中运动的轨迹如图所示,粒子在磁场中的运动轨迹半径为r=mvBq,因此可得r=34l,当入射点为P1,圆心为O1,且此刻轨迹正好与BC相切时,PB取得最大值,若粒子从BC边射出,根据几何关系有lPB<lP1B=2+34l,A错误,B正确;当运动轨迹为弧P2Q时,即O2Q与AB垂直时,此刻QB取得最大值,根据几何关系有lQB=三、计算题(本题共1小题,须写出规范的解题步骤)10.(2019·山东统考)如图所示,在xOy平面第一象限的区域Ⅰ内存在垂直纸面向外的匀强磁场。第四象限区域Ⅱ内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0=2mv02ql,区域Ⅰ、Ⅱ的宽度均为2l,高度分别为lDE=l,lEF=2l,质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从左边为(0,-l)的A点以速度v0沿与y轴正方向成45°角的方向射入区域Ⅱ,经x(1)求OC的长度。(2)要使粒子从DE边界射出,区域Ⅰ磁感应强度的最小值B应为多大?答案:(1)(