人教版2020寒假高三物理二轮复习磁场及带电粒子在磁场中的运动练习含答案

1、绝密启用前人教版2020寒假高三物理二轮复习 磁场及带电粒子在磁场中的运动练习本试卷分第I卷和第n卷两部分，共100分。分卷I一、单选题（共10小题 每小题4.0分，共40分）1.关于磁感应强度 B,下列说法中正确的是 （）.,、F、A .根据磁感应强度定义 B=万，磁场中某点的磁感应强度 B与F成正比，与I成反比B.磁感应强度B是标量，没有方向C.磁感应强度B是矢量，方向与 F的方向相反D.在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集的地方磁感应强度 B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些2.如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆

2、弧的圆心.两金属轨道之间的宽度为0.5 m,匀强磁场方向如图，大小为 0.5 T.质量为0.05 kg,长为0.5 m的金属细杆置于金属轨 道上的M点.当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动.已知 N, P为导轨上的两点， ON竖直，OP水平，且 MN=OP= 1 m, g取10 m/s2,则 （）A .金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2B.金属细杆运动到 P点时的速度大小为5 m/sC.金属细杆运动到 P点时的向心加速度大小为10 m/s2D.金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N3.如图所示是质谱仪的一部分，离子 a

3、, b以相同的速度从孔S沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，最终打到照相底片上。已知离子a, b的质量和电量分别为ma, mb和qa, qb,它们在磁场中运动时间分别为ta, tb,则下列说法正确的是（）A. ma>mbB. qavqbC . t a=t bD . ta >t b4.下列关于磁感应强度的说法正确的是（）A. 一小段通电导体放在磁场 A处，受到的磁场力比 B处的大，说明 A处的磁感应强度比 B处的 磁感应强度大B.由B = 可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线白I I, L成反比C. 一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处

4、磁感应强度一定为零D.小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向5 .如图所示，一段导线 abcd位于磁感应强度大小为 B的匀强磁场中，且与磁场方向 （垂直于纸面向 里）垂直.ab, bc和cd段的长度均为 L,且/ abc= / bcd= 135°.流经导线的电流为I,方向如图中 箭头所示.判断导线 abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是（ ）.A.方向沿纸面向上,B.方向沿纸面向上,C.方向沿纸面向下,D.方向沿纸面向下,大小为（无+ 1）ILB 大小为（gi）ILB 大小为（、/3 + 1）ILB 大小为（"3 1）ILBd,方向垂直纸面向里.一

5、电6 .如图所示，一个理想边界为PQ, MN的匀强磁场区域，磁场宽度为子从。点沿纸面垂直PQ以速度V0进入磁场.若电子在磁场中运动的轨道半径为2d.O在MN上,且。与MN垂直.下列判断正确的是 （）M方NA .电子将向右偏转B.电子打在MN上的点与O点的距离为dC.电子打在MN上的点与。点的距离为3dD.电子在磁场中运动的时间为皿3vo7.如图所示，以直角三角形 AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B, ZA=60°, AO=a。在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电粒子，粒子的电量大小为q,质量为m,发射速度大小都为 V0,发射方向由图中的角度0表示.不计粒子间

6、的相互作用及重力，下列说法正确的是（）A.B.C.D.若V0。=0 °方向射入磁场的粒子在磁场中运动的时间为0= 60。飞入的粒子在磁场中运动时间最短。<30 °飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等,则在AC边界上只有一半区域有粒子射出8.如图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点，沿 z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为（）9.图为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B= 2.0 >10 3T,在x轴上距坐标原点L= 0.50m的P处为离子的入射口，在 y轴上安放

7、接收器，现将一带正电荷的粒子以 v= 3.5 X04m/s的速率从P处射入磁场，若粒子在 y轴上距坐标 原点L= 0.50m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m,电量为q,不计其重力.则上述粒子的比荷 m（C/kg）是（ ）A. 3.5 107B. 4.9 107C. 5.3 107D. 7 10710.一段长0.2 m,通有2.5 A电流的直导线，在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,正确的是（）.A.如果B = 2 T, F一定是1 NB.如果F= 0, B也一定为零C.如果B=4 T, F有可能是1 ND.如果F有最大值，通电导线一定与B平行二、多选题（

8、共4小题,每小题5.0分，共20分）11.如图所示，L1和L2为两条平行的虚线，L1上方和L2下方都是范围足够大且磁感应强度相同的匀强磁场，A, B两点都在L2上.带电粒子从 A点以初速度V。与L2成30。角斜向右上方射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，不计重力，下列说法正确的是（）XXX X X K X X X X兄 XX xwww/x 试寓网X X第就黑XXX M K M *篇* *葡M*A.若将带电粒子在 A点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过B点B.带电粒子经过B点时的速度一定跟在 A点时的速度大小相同C.此带电粒子既可以是正电荷，也可以是负电荷D.若将带电粒子

9、在 A点时的初速度方向改为与 L2成60 °角斜向右上方，它将不能经过B点12.三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I,方向如图所示.a, b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等.将a, b和c处的磁感应强度大小分别记为B1, B2和B3,下列说法正确的是（）.A. Bi = B2VB3B . Bi= B2= B3C. a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D. a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里13.长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B

10、,板间距离也为 L,板不带电，现有质量为m,电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（）LX X X X._ xA.使粒子的速度 v<BqL/4mB,使粒子的速度v>5BqL/4mC.使粒子的速度v>BqL/mD, 使粒子速度 BqL/4m<v<5BqL/4m14 .如图所示，两平行导轨ab, cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨彳持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流 I随时间的关系

11、为I = kt（k为常数，k>0）,金属棒与导轨间存在 摩擦.则下面关于棒的速度v,加速度a随时间变化的关系图象中，可能正确的有 （）分卷II三、计算题（共4小题,每小题10.0分，共40分）15 .如图甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为“的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为1,两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源.将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直.已知通过导体棒的恒定电流大小为I,方向由a到b,图乙为图甲沿a-b方向观察的平面图.若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止.fP乙(1)请在图乙所示的平面图中画出导体

12、棒受力的示意图；(2)求出磁场对导体棒的安培力的大小；(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向.16 .如图所示，在 xOy平面内，以 O' (0R)为圆心，R为半径的圆内有垂直平面向外的匀强磁场，x轴下方有垂直平面向里的匀强磁场，两区域磁感应强度大小相等.第四象限有一与x轴成45°角倾斜放置的挡板 PQ, P, Q两点在坐标轴上，且 O, P两点间的距离大于2R,在圆形磁场的左侧0<y<2R的区间内，均匀分布着质量为m,电荷量为+ q的一簇带电粒子，当所有粒子均沿x轴正向以速度v射入圆形磁场区

13、域时，粒子偏转后都从O点进入x轴下方磁场，结果有一半粒子能打在挡板上.不计粒子重力，不考虑粒子间相互作用力.求：(1)磁场的磁感应强度 B的大小；(2)挡板端点P的坐标；(3)挡板上被粒子打中的区域长度.17 .如图所示，在屏蔽装置底部中心位置O点放一医用放射源，可通过细缝沿扇形区域向外辐射速率为v=3.2M06m的a粒子.已知屏蔽装置宽AB= 9cm,缝长 AD=18cm, a粒子的质量 m =18 64 10 27kg,电量q=3.2 10 19C.若在屏蔽装置右侧条形区域内加一匀强磁场来隔离辐射，磁感 应强度B= 0.332 T,方向垂直于纸面向里，整个装置放于真空环境中.X M(1)若

14、所有的a粒子均不能从条形磁场隔离区的右侧穿出，则磁场的宽度d至少是多少？(2)若条形磁场的宽度 d = 20cm,则射出屏蔽装置的a粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间各是多少？(结果保留2位有效数字)18.在真空室内取坐标系 xOy,在x轴上方存在二个方向都垂直于纸面向外的磁场区域I和n (如图3),平行于x轴的直线aa和bb是区域的边界线，两个区域在y方向上的宽度都为 d,在x方向上都足够长.I区和n区内分别充满磁感应强度为B和B的匀强磁场，边界 bb'上装有足够长的平面感光板.一质量为 m ,电荷量为+ q的带电粒子，从坐标原点 O以大小为v的速度沿y轴正方向 射入I区的磁场中.

15、不计粒子的重力作用.(1)粒子射入的速度v大小满足什么条件时可使粒子只在I区内运动而不会进入 n区？(2)粒子射入的速度 v大小满足什么条件时可使粒子击中bb上的感光板？并求感光板可能被粒子击中的范围？答案解析1 .【答案】D【解析】磁感应强度是磁场本身的性质，与放入磁场中的导体的电流或受力大小F无关，A错误；磁感应强度B是矢量，其方向与 F总是垂直的，电流方向与F也总是垂直的，B, C错误；在确定的磁场中，同一点的磁感应强度 B是确定的，由磁场本身决定，与其他外来的一切因素无关，用 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，D正确.2 .【答案】D【解析】金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F

16、 =BIL-= 0.5 >2>0.5 N=0.5 N,金属细杆开始运动时的加速度大小为a= = 10 m/s2,选项A错误；对金属细杆从 M点到P点的运动过程，安培力做功 W安=5安（+ Qp ） = 1 J,重力做功 Wg= - mg （9 V =0.5 J，由 动能定理得 W安+WG=；mv2,解得金属细杆运动到 P点时的速度大小为 v=m/s,选项B错误；金属细杆运动到P点时的加速度可分解为水平方向的向心加速度和竖直方向的加速度，水平方向的向心加速度大小为a = = 20 m/s2,选项C错误；在P点金属细杆受到轨道水平向左的作I 3加L用力F,水平向右的安培力 F安，由牛顿

17、第二定律得 F-F安=，解得F= 1.5 N,每一条轨道对 r金属细杆的作用力大小为0.75 N,由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N,选项D正确.3 .【答案】Dmv【解析】带电粒子在磁场中受洛伦兹力做匀速圆周运动的半径r=-,离子a, b速度相同，ra>Bq叫rb,故不能确定ma, mb和qa, qb的关系，选项 A, B错误；粒子在磁场中运动半周，时jm间t=FT,故ta>tb,选项C错误，选项 D正确。4 .【答案】D【解析】磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及在磁场中的位置决定，与F, I,

18、 L都没有关系，B=J只是磁感应强度的定义式，同一通电导体IL受到的磁场力的大小由所在处的磁感应强度和放置的方式共同决定，所以A, B, C都是错误的.磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D正确.5 .【答案】A【解析】将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的方向，根据F= BIL计算出安培力的大小，再求合力.导线所受合力F= BIL+ 2BILsin 45 =(42 + 1)ILB.6 .【答案】D【解析】电子带负电，进入磁场后，根据左手定则判断可知，所受的洛伦兹力方向向左，电子向左偏转，如图，A错误；设电子打在 MN上的点与 O

19、9;点的距离为 x,则由几何知识得：x=r Mr = 2d庐二彳 =(2出M，故B，C错误；设轨迹对应的圆心角为0,由几何知a71、一 识得：sin 0= = 0.5,得0= ,则电子在磁场中运动的时间为t=,故D正确.2d。vo 3vo试题分析：若 vo=,粒子在磁场中运动轨迹半径R=a/2,如图所示以O为圆心旋转该轨迹圆,当0=0°方向射入磁场时从 AC边射出磁场，运动时间小于.rm,A错误;姆9=60°飞入的粒子弧长不是最短，在磁场中运动时间不是最短,B错误；若vo=,粒子在磁场中运动轨迹半径R=a,如2m图所示以。为圆心旋转该轨迹圆，长30。飞入的粒子在磁场中运动弧

20、长不相等，则时间不等， C错误。由图形可知，以。=。°方向射入的粒子，从 AC上D点射出磁场，粒子从 AD区域离开磁场，由几何关系知，AC=2AD , D正确。8 .【答案】C【解析】根据磁感线的疏密表示磁感应强度的大小可知，以。点(图中白点)为坐标原点，沿 z轴正方向磁感应强度 B大小的变化最有可能为图 C.9 .【答案】B【解析】设粒子在磁场中的运动半径为r,画出粒子的轨迹图如图所示依题意MP连线即为该粒子在磁场中做匀速圆周运动的直径，由几何关系得r=-L,由洛伦兹力提供粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力，可得,联立解得qvB = 4.9x1C/kg,故选项= n(- -d r)

21、+(£l+) =2ndtan 6= n2d（其中d表示Li与L2之间的距离，r表示粒子做圆周运动的半径 ）,B正确.10 .【答案】C【解析】如果 B=2 T,当导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，大小为F= BIL= 2><2.5 >0.2 N=1 N;当导线与磁场方向平行放置时，安培力F= 0;当导线与磁场方向成任意夹角放置时，0<F<1 N,故选项 A, B和 D 均错误；将 L= 0.2 m, I = 2.5 A, B= 4 T, F= 1 N 代入 F= BILsin解 得0= 30°,故选项C正确.11 .【答案】ABC【解析】带

22、电粒子从 L2上的A点以初速度v0与L2成30。角斜向右上方射出后，如果一个周期内刚B点时的速度与在 A点时的速好通过L2上的B点时，其运动轨迹如图所示.由图可知，粒子到达度相同，选项 B正确；根据运动规律及题目条件可知，A, B两点间的距离应等于 LAB粒子能否通过 B点与粒子的初速度大小无关，故选项 A正确；同理，可根据粒子带负电时的运动轨迹，得到LAB与粒子的速度无关，则粒子带负电时也能通过B点，选项C正确；若斜向上的角度改变为60。，则通过计算可知带电粒子此时运动一个周期的偏移量是角度为30。时带电粒子运动一1个周期的偏移量的 彳，所以带电粒子仍能回到 B点，选项D错误.12.【答案】

23、AC【解析】本题考查磁场的叠加，由于通过三条导线的电流大小相等，结合右手定则可判断出三条导线在a, b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c处垂直纸面向里，且B1 = B2<B3,故选项 A,C正确.13 .【答案】AB【解析】本题主要考查了带电粒子在有界磁场中的运动。由左手定则判得粒子在磁场中间向上偏，而作匀速圆周运动，很明显，圆周运动的半径大于某值ri时粒子可以从极板右边穿出，而半径小于某值2时粒子可从极板的左边穿出，现在问题归结为求粒子能在右边穿出时r的最小值ri以及粒子在左边穿出时 r的最大值由几何知识得：粒子擦着板从右边穿ri=mvi/Bq 得 vi=5BqL/4m ,。/点，

24、有r2=L/4,又由出时，圆心在 O点，有：门2 = L2+ (门-L/2) 2得ri=5L/4,又由于 ，v>5BqU4m时粒子能从右边穿出。粒子擦着上板从左边穿出时，圆心在 r2= mv2/Bq=L/4 得 v2= BqL/4m . . v2<BqL/4m 时粒子能从左边穿出。14 .【答案】AD【解析】根据牛顿第二定律得，金属棒的加速度mg -F fN= A= BILBLkt 联立解得加速度a = g (i)如图所示,与时间成线性关系，故 A正确，B错误；因为开始加速度方向向下,与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的加速运动；后来加速度 与速度方向相

25、反且逐渐增大，做加速度逐渐增大的减速运动，故 C错误，D正确.15 .【答案】(2)根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小F 安=mgtan a (3)要使磁感应强度最小，则要求安培力最小.根据受力情况可知, 最小安培力F安min=mgsina,方向平行于轨道斜向上曰IC尸知1 口 片喧£由2所以取小磁感应强度 Bmin =升 n根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上【解析】mv16 .【答案】欣(2)( g|+ 1)R,0(3). - -一 /-r(3)R2【解析】(1)设一粒子自磁场边界 A点进入磁场，该粒子由 O点射出圆形磁场，轨迹如图甲所

26、示,过A点做速度的垂线，长度为r, C为该轨迹圆的圆心.甲连接AO', CO,可证得ACOO'为菱形，根据图中几何关系可知：粒子在圆形磁场中的轨道半径r = R,由 qvB= m rw得 B=-二.(2)有一半粒子打到挡板上需满足从O点射出的沿x轴负方向的粒子，沿 y轴负方向的粒子轨迹刚好与挡板相切，如图乙所示，过圆心D作挡板的垂线交于 E点，P DR,P点的坐标为+ 1)R,0(3)设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的F点，如图丙所示，OF=2R西过O点作挡板的垂线交于 G点,OG= (/+1)R -= (1 +也)R22fg= ylo-OG1 = 'J -氏 R”:R挡板上被粒子打中的区域长度l_FE_&+A/一2仍 /十山07gl FER 十 IR2 V 2217.【答案】(1)0.34m (2)2.0 1 W 7s 6.5 10 8s【解析】 由题意：AB= 9cm, AD = 18cm,可得：ZBAO= /ODC= 45°所有a粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，设为根据牛顿第二定律有：Bqv=""解得