高考物理二轮复习测试 专题三第2讲课堂带电粒子在磁场中的运动

1.如图3－2－4所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A．0 B．0.5Bil 图3－2－4C．BIl D．2BIl解析：选CV形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力F＝BIl，答案为C。2．(2012·广东高考)质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图3－2－5中虚线所示，下列表述正确的是()A．M带负电，N带正电图3－2－5B．M的速率小于N的速率C．洛仑兹力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间解析：选A根据左手定则可知N带正电，M带负电，A正确；因为r＝eq\f(mv,Bq)，而M的半径大于N的半径，所以M的速率大于N的速率，B错；洛伦兹力永不做功，所以C错；M和N的运行时间都为t＝eq\f(πm,Bq)，所以D错。3．(2012·孝感模拟)如图3－2－6所示，在半径为R的半圆形区域内，有磁感应强度为B的垂直纸面向里的有界匀强磁场，PQM为圆内接三角形，且PM为圆的直径，三角形的各边由材料相同的细软弹性导线组成(不考虑导线中电流间的相互作用)。设线圈的总电阻为r且不随形状改变，此时∠PMQ＝37°，下列说法正确的是()图3－2－6A．穿过线圈PQM中的磁通量大小为Φ＝0.96BR2B．若磁场方向不变，只改变磁感应强度B的大小，且B＝B0＋kt，则此时线圈中产生的感应电流大小为I＝eq\f(0.48kR2,r)C．保持P、M两点位置不变，将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中，线圈中有感应电流且电流方向不变D．保持P、M两点位置不变，将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中，线圈中不会产生焦耳热解析：选A由Φ＝B·S，S＝eq\f(1,2)PQ·QM，PQ＝2R·sin37°＝1.2R，QM＝1.6R，得Φ＝0.96BR2，故A对；由I＝eq\f(E,r)，E＝eq\f(ΔBS,Δt)，eq\f(ΔB,Δt)＝k，得I＝eq\f(0.96kR2,r)，故B错；Q点顺时针移到∠PMQ＝45°前PMQ的面积S增大，之后减小，故线圈的磁通量先增加后减小。由楞次定律知，感应电流的方向一定改变，故C错；有感应电流，一定产生焦耳热，D错。4.真空中有两根长直金属导线平行放置，其中只有一根导线中通过有恒定电流。在两导线所确定的平面内，一电子从P点开始运动的轨迹的一部分如图3－2－7中曲线PQ所示，则一定是()A．ab导线中通有从a到b方向的电流B．ab导线中通有从b到a方向的电流图3－2－7C．cd导线中通有从c到d方向的电流D．cd导线中通有从d到c方向的电流解析：选C根据电子运动的轨迹知在两导线之间的磁场方向垂直于两导线所在的平面，且由粒子运动的方向可知，ab中通有由b到a的电流或cd中通有从c到d的电流，又从电子运动轨迹在向cd边靠近时半径变小，由r＝eq\f(mv,qB)知距离cd边越近，磁感应强度B越强，可见cd中一定有电流，只有C正确。5.(2012·福州一中高三模拟)如图3－2－8所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为S，这两个电极与可变电阻R相连。在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B。发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体，气体以速度v图3－2－8向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(vBdS,RS＋ρd)))2R。调节可变电阻的阻值，根据上面的公式或你所学过的物理知识，可求得可变电阻R消耗电功率的最大值为()A.eq\f(v2B2dS,3ρ) B.eq\f(v2B2dS,4ρ)C.eq\f(v2B2dS,5ρ) D.eq\f(v2B2dS,6ρ)解析：选B当高温电离气体以速度v向右流动时，由左手定则知，正离子向上偏，负离子向下偏，故上极板是该电源的正极，下极板是电源的负极，此电源对R供电。电源的内阻为r内＝eq\f(ρd,S)，由电源的输出功率与外电阻阻值间的关系可知，当R的阻值等于电源的内阻时，即R＝r内＝eq\f(ρd,S)，R消耗电功率的最大，把R＝eq\f(ρd,S)代入P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(vBdS,RS＋ρd)))2R可得R消耗的最大功率为eq\f(v2B2dS,4ρ)，故B正确。6.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图3－2－9中的正方形为其边界。由两种粒子组成的一细粒子束沿垂直于磁场的方向从O点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法正确的是()图3－2－9A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角不一定越大解析：选B带电粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据qvB＝eq\f(mv2,r)得轨道半径r＝eq\f(mv,qB)，粒子的比荷相同，故不同速度的粒子在磁场中运动的轨道半径不同，轨迹不同，相同速度的粒子，轨道半径相同，轨迹相同，故B正确。带电粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝eq\f(2πr,v)＝e