2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：41 磁场对电荷的作用

2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：41 磁场对电荷的作用

www.ks5u.com 规范演练41　磁场对电荷的作用 ‎[抓基础]‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．运动电荷在磁感应强度不为0的地方，一定受到洛伦兹力的作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为0‎ C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度 D．洛伦兹力对带电粒子总不做功 答案：D ‎2．如图所示为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹．云室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直．由此可知粒子(　　)‎ A．一定带正电 B．一定带负电 C．不带电 D．可能带正电，也可能带负电 答案：A ‎3.如图所示，长直导线ab附近有一带正电荷的小球用绝缘丝线悬挂在M点．当ab中通以由b→a的恒定电流时，下列说法正确的是 (　　)‎ A．小球受磁场力作用，方向与导线垂直且垂直纸面向里 B．小球受磁场力作用，方向与导线垂直且垂直纸面向外 C．小球受磁场力作用，方向与导线垂直并指向左方 D．小球不受磁场力作用 答案：D ‎4.圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如图所示．若带电粒子只受洛伦兹力的作用，则下列说法正确的是(　　)‎ A．a粒子速率较大 B．b粒子速率较大 C．b粒子在磁场中运动时间较长 D．a、b粒子在磁场中运动时间一样长 答案：B ‎5．(多选)(2019·安徽芜湖调研)如图所示，虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度为B；一群电子以不同速率v从边界上的P点以相同的方向射入磁场．其中某一速率为v0的电子从Q点射出．已知电子入射方向与边界夹角为θ，则由以上条件可判断 (　　)‎ A．该匀强磁场的方向垂直纸面向里 B．所有电子在磁场中的轨迹相同 C．速率大于v0的电子在磁场中运动时间长 D．所有电子的速度方向都改变了2θ 解析：由左手定则可知，该匀强磁场的方向垂直纸面向里，A选项正确；由qvB＝得R＝，可知所有电子在磁场中的轨迹不相同，B选项错误；由T＝得T＝，所以所有电子在磁场中的运动时间都相同，C选项错误；所有电子偏转角度相同，所有电子的速度方向都改变了2θ，D选项正确．综上本题选A、D.‎ 答案：AD ‎6．(2019·山西太原二模)目前，我国柔性直流输电技术世界领先．上海南汇风电场柔性直流输电工程，输送容量为2×104 kW，直流电压等级±30 kV.设某段输电线路的两导线在同一竖直平面内，若宇宙射线中的质子、电子以速率v0到达输电线所在处，不考虑地磁场的影响和粒子速率的变化，质子的运动轨迹大致是下图中的(　　)‎ A　　　　　B C　　　　　D 答案：B ‎7.如图所示为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A 点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则(　　)‎ A．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为3∶1‎ B．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为∶1‎ C．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为2∶1‎ D．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为1∶2‎ 答案：A ‎8.如图所示，在圆形区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的一条水平直径．一带电粒子从a点射入磁场，速度大小为2v，方向斜向上与ab成30°角时，粒子恰好从b点飞出磁场，在磁场中运动的时间为t.若相同的粒子从a点沿ab方向射入磁场，速度大小为v，则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)(　　)‎ A.t　　　　　　　　 B.t C.t D．2t 答案：B ‎[提素养]‎ ‎9．(多选)如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点．一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0‎ 后刚好从c点射出磁场．现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°角的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是(　　)‎ A．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从cd边射出磁场 B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ad边射出磁场 C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从bc边射出磁场 D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ab边射出磁场 解析：如图所示，作出刚好从ab边射出的轨迹①、刚好从bc边射出的轨迹②、从cd边射出的轨迹③和刚好从ad边射出的轨迹④.由从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0后刚好从c点射出磁场可知，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期是2t0.可知，从ad边射出磁场经历的时间一定小于t0；从ab边射出磁场经历的时间一定大于等于t0，小于t0；从bc边射出磁场经历的时间一定大于等于t0，小于t0；从cd边射出磁场经历的时间一定是t0，综上可知，A、C正确，B、D错误．‎ 答案：AC ‎10.(2019·河南三门峡期末)如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM′和NN′是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入，要使粒子不能从边界NN′射出，粒子入射速率v的最大可能是(　　)‎ A. B. C. D. 答案：B ‎11．(多选)如图所示，正方形abcd区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，O点是cd边的中点，一个带正电的粒子(重力忽略不计)若从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场．现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°的方向(如图中虚线所示)，以各种不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是(　　)‎ A．该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出磁场 B．若该带电粒子从ab边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t0.‎ C．若该带电粒子从bc边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t0‎ D．若该带电粒子从cd边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t0‎ 答案：AD ‎12．如图所示，半径为R的圆形区域位于正方形ABCD的中心，圆形区域内、外有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等，方向相反．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速率v0沿纸面从M点平行于AB边沿半径方向射入圆形磁场，在圆形磁场中转过90°从N点射出，且恰好没射出正方形磁场区域，粒子重力不计，求：‎ ‎(1)磁场的磁感应强度B的大小；‎ ‎(2)正方形区域的边长；‎ ‎(3)粒子再次回到M点所用的时间．‎ 解析：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示，设粒子在圆形磁场中的轨迹半径为r1，由洛仑兹力提供向心力，得 qv0B＝m，‎ 由几何关系有r1＝R，‎ 联立解得B＝.‎ ‎(2)设粒子在正方形磁场中的轨迹半径为r2，粒子恰好不从AB边射出，有 qv0B＝m，‎ r2＝＝R，‎ 正方形的边长L＝2r1＋2r2＝4R.‎ ‎(3)粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动的周期T1＝，‎ 在圆形磁场中运动时间t1＝T1＝，‎ 粒子在正方形区域做匀速圆周运动的周期T2＝，‎ 得t2＝T2＝，‎ 再次回到M点的时间t＝t1＋t2＝. ‎ 答案：(1)　(2)4R　(3) ‎13．如图所示，在坐标系xOy中，第一象限内充满着两个匀强磁场a和b，OP为分界线，在磁场a中，磁感应强度为2B ‎，方向垂直于纸面向里，在磁场b中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，P点坐标为(4l，3l)．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点沿y轴负方向射入磁场b，经过一段时间后，粒子恰能经过原点O，不计粒子重力．则 ‎(1)粒子从P点运动到O点的最短时间是多少？‎ ‎(2)粒子运动的速度大小可能是多少？‎ 解析：(1)设粒子的入射速度为v，用Ra、Rb、Ta、Tb分别表示粒子在磁场a中和磁场b中运动的轨道半径和周期，则有 Ra＝，Rb＝，Ta＝＝，Tb＝，‎ 当粒子先在磁场b中运动，后进入磁场a中运动，然后从O点射出时，粒子从P点运动到O点所用的时间最短，如图所示．根据几何知识得tan α＝＝，故α＝37°，‎ 粒子在磁场b和磁场a中运动的时间分别为：‎ tb＝Tb，ta＝Ta，‎ 故从P点运动到O点的时间为 t＝ta＋tb＝.‎ ‎(2)由题意及上图可知 n(2Racos α＋2Rbcos α)＝，‎ 解得v＝(n＝1，2，3，…)．‎ 答案：(1)　(2)(n＝1，2，3，…)‎