专题10 磁场 带电粒子在磁场中的运动（测试）（原卷版）-2024年高考物理二轮复习讲练测（新教材新高考）

专题10磁场带电粒子在磁场中的运动（考试时间：75分钟试卷满分：100分）一、单项选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分）1．（2024·贵州·统考一模）长直导线周围产生的磁感应强度大小（k为常数，I为导线中电流的大小，r为到导线的距离）。如图所示，在等边三角形PMN的三个顶点处，各有一根长直导线垂直于纸面固定放置。三根导线均通有电流I，且电流方向垂直纸面向外，已知三根导线在三角形中心O处产生的磁感应强度大小均为B0，若将P处导线的电流变为2I，且电流方向变为垂直纸面向里，则三角形中心O处磁感应强度的大小为（

）A．B0 B．B0 C．2B0 D．3B02．（2024·浙江·校联考一模）如图所示，菱形导线框放置在水平面上，线框各边长均为且电阻均匀分布，顶角，整个空间中存在垂直水平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，将电流从线框端流入端流出，通过的电流为，则线框整体受安培力大小为（）

A． B． C． D．3．（2023·河北保定·河北省唐县第一中学校考二模）如图所示，用一段导线围成半径为的圆弧，圆弧所对应的圆心角为，圆心为，导线中通有顺时针方向的电流，在导线所在的平面（纸面）内加某一方向的匀强磁场，导线受到的安培力最大且方向垂直纸面向外。则下列说法正确的是（

）A．磁场方向垂直向下B．若仅将导线绕点在纸面内顺时针转过30°，安培力变为原来的C．若仅将导线绕点在纸面内顺时针转过90°，安培力的方向不变D．仅将磁场方向变为垂直纸面向外，安培力的大小和方向均发生变化4．（2023·河南开封·统考一模）茫茫宇宙中存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大威胁。现有一束射线（含有α、β、γ三种射线）先经过一张纸，再进入圆形磁场区域，之后打在荧光屏上，出现了A、B两个亮斑。已知α粒子的质量约为β粒子质量的8000倍，α射线的速度约为光速的，β射线的速度约为光速。下列说法正确的是（）A．圆形区域内磁场方向垂直纸面向里B．打在A处的射线经过圆形区域时，动能增加C．如果将纸拿走保留磁场，光屏将会出现明显的两个亮斑D．如果将纸拿走保留磁场，光屏将会出现明显的三个亮斑5．（2023·黑龙江·校联考模拟预测）如图所示，在无限长直边界CD的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，无限大挡板EF平行于CD放置，与CD相距为d，带电粒子达到挡板时能够被挡板吸收，在A处有一粒子源能够在纸面内持续发射速度大小相等的电子。当电子在纸面内沿AO方向垂直匀强磁场边界射入时，恰好未被EF吸收。已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力及电子间的相互作用。若磁感应强度大小变为原来的一半，电子速度方向缓慢从AO沿顺时针旋转到AD时，在挡板上能够吸收到电子的长度为（）

A． B．C． D．6．（2023·河南开封·校考模拟预测）虚线OM和虚线ON之间的夹角为30°，如图所示，虚线OM上方存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一带负电的粒子沿纸面以大小为v的速度从O点右侧距离为L的A点向左上方射人磁场，速度与OM成30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场，不计重力。则粒子在磁场中做圆周运动的半径为（）A． B． C．2L D．3L7．（2023·贵州遵义·统考模拟预测）如图所示，竖直平面内有一半径为R的圆形区域，其圆心为O，最高点为P，该区域内存在垂直圆面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在圆形区域右侧竖直放置一粒子收集器，M、N为收集器上、下边缘的两点，MN与圆形区域在同一平面内，O与N在同一水平线上，，。从P点沿PO方向射入大量速率不等的同种粒子，粒子所带电荷量为q、质量为m。忽略粒子间的相互作用力和粒子重力，关于打在收集器MN上的粒子，下列说法正确的是（）

A．粒子带负电B．粒子在磁场中运动的最短时间为C．打在收集器上的粒子的最小速率为D．从P点到N点的粒子比从P点到M点的粒子运动时间短8．（2023·安徽淮南·寿县第一中学校考一模）一带正电的小球质量为0.01kg，带电量为0.01C，小球在相互垂直的匀强电场和匀强磁场的空间沿一斜线向下做匀速直线运动。已知其水平分量为vx＝6m/s，磁感应强度大小为1T，方向垂直纸面向里，电场力做负功的功率大小为PE＝0.3W，则电场强度的大小和方向为(g=10m/s2)（）

A．5N/C，方向向上偏左37°角B．5N/C，方向向上偏右37°角C．4N/C，方向向上偏左37°角D．4N/C，方向向上偏右37°角9．（2023·内蒙古呼和浩特·统考模拟预测）如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，两带电粒子（不计重力）沿直线AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，则下列说法正确的是（

）

A．若两粒子比荷相同，则从A分别到P、Q经历时间之比为1:2B．若两粒子比荷相同，则从A分别到P、Q经历时间之比为2:1C．若两粒子比荷相同，则两粒子在磁场中速率之比为2:1D．若两粒子速率相同，则两粒子的比荷之比为3:110．（2023·河北承德·校联考三模）如图所示，空间存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，粒子源可沿纸面向各个方向以相同的速率发射质量为、带电荷量为的正粒子，一薄光屏与纸面的交线为PQ，OQL，PQ2L，。要使左、右两侧所有点均能被粒子打中，则粒子的速率至少为（）

A． B． C． D．11．（2023·广东·模拟预测）中空的圆筒形导体中的电流所产生的磁场，会对其载流粒子施加洛伦兹力，可用于设计能提供安全核能且燃料不虞匮乏的核融合反应器。如图所示为筒壁很薄、截面圆半径为R的铝制长直圆筒，电流I平行于圆筒轴线稳定流动，均匀通过筒壁各截面，筒壁可看作n条完全相同且平行的均匀分布的长直载流导线，每条导线中的电流均为，n比1大得多。已知通电电流为i的长直导线在距离r处激发的磁感应强度，其中k为常数。下列说法正确的是（）A．圆筒内部各处的磁感应强度均不为0B．圆筒外部各处的磁感应强度方向与筒壁垂直C．每条导线受到的安培力方向都垂直筒壁向内D．若电流I变为原来的2倍，每条导线受到的安培力也变为原来的2倍12．（2024·江西赣州·赣州中学校考模拟预测）两根通电细长直导线紧靠着同样长的塑料圆柱体，图甲是圆柱体和导线1的截面，导线2固定不动（图中未画出）。导线1绕圆柱体在平面内第一与第二象限从缓慢移动到，测量圆柱体中心O处磁感应强度，获得沿x方向的磁感应强度随的图像（如图乙）和沿y方向的磁感应强度随的图像（如图丙）。下列说法正确的是（）A．随着的增大，导线1在中心O处产生的磁感应强度一直增大B．导线2电流方向垂直纸面向里C．当时，中心O处的磁感应强度方向沿第一象限角平分线向外D．当导线1继续绕圆柱体移动，到达y轴负半轴时，O处的磁感应强度最小二、多项选择题（本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分）13．（2023·河南·校联考模拟预测）（多选）如图所示，某同学设计了一种粒子探测器，粒子源放置在边长为的正方形的中心，正方形四边均为荧光屏，在正方形内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，粒子源能向纸面内的各个方向发射比荷为的带正电粒子，粒子打到荧光屏上后即被荧光屏吸收，不考虑粒子间的相互作用和荧光屏吸收粒子后的电势变化，不计粒子源的尺寸大小和粒子重力。下列说法正确的是（

）A．若粒子的速度大小，则所有粒子均不能打到荧光屏B．若粒子的速度大小，则所有粒子均不能打到荧光屏C．若粒子的速度大小，则所有粒子均能打到荧光屏D．若粒子的速度大小，则所有粒子均能打到荧光屏14．（2024·陕西汉中·统考一模）（多选）如图所示，等腰梯形abcd区域内，存在垂直该平面向外的匀强磁场，，磁感应强度大小为B，磁场外有一粒子源O，能沿同一方向发射速度大小不等的同种带电粒子，带电粒子的质量为，电荷量为，不计重力。现让粒子以垂直于ad的方向正对b射入磁场区域，发现带电粒子恰好都从cd之间飞出磁场，则（）

A．粒子源发射的粒子均为带负电的粒子B．粒子在磁场中运动的最短时间为C．带电粒子的发射速度取值范围为D．带电粒子的发射速度取值范围为三、计算题（本题包括3小题，10分+10分+10分共30分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）15．（2023·四川成都·校联考模拟预测）如图所示，竖直平行边界MN、PQ之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两边界间距为d，边界MN上A点有一粒子源，可沿纸面内任意方向射出完全相同的质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子射出的速度大小均为，若不计粒子的重力及粒子间的相互作用，求：（1）从PQ边射出的粒子在磁场中运动的最短时间；（2）粒子能从PQ边界射出的区域长度。16．（2023·陕西商洛·统考一模）图甲是太极图。图乙是内部存在方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场的太极图，大圆的圆心为O，内部两个半圆的圆心O'、O''在同一直径MN上，半圆直径均为圆O的半径。曲线MON左侧的磁场方向垂直纸面向外。一质量为m、带电荷量为q的质子，以速度v0从N点沿纸面射入右侧磁场，恰好通过O点进入左侧磁场并从M点射出，质子在磁场中运动的时间为t。不计质子受到的重力，求：（1）质子射入磁场时与NM的夹角θ；（2）圆O的半径R。

17．（2023·浙江·慈溪中学校联考模拟预测）如图所示，有一半圆形区域的半径为R，内部及边界上均存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，直径MN和NP处放有一个很薄的接收屏，NP长为R。有一个位置可以移动的粒子源A可以向纸面内各个方向持续均匀发射速度为v（速度大小可调）的同种带电粒子，每秒发射粒子数为N，已知粒子质量为m，电量为。粒子打在接收屏上被吸