2019高中物理二轮复习专题四电场和磁场149磁场及带电粒子在磁场中的运动训练.docx

1-4-9 磁场及带电粒子在磁场中的运动 课时强化训练 1．(2018 ·山东菏泽一模 ) 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°，此时悬线的张力为 。若圆环通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大 F 小和方向是 ( ) 3F A．电流大小为 3BR，电流方向沿顺时针方向 3F B．电流大小为 3BR，电流方向沿逆时针方向 3F C．电流大小为 BR，电流方向沿顺时针方向 3F D．电流大小为 BR，电流方向沿逆时针方向 [ 解析 ] 要使悬线拉力为零，则圆环通电后受到的安培力方向竖直向上，根据左手定则可以判断，电 3 流方向应沿顺时针方向，根据力的平衡有 F＝ F ，而 F 安 安 ＝ BI· 3R，求得 I ＝ 3BR， A 项正确。 [答案] A 2．(2018 ·河南调研联考 ) 如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，金属棒 ab 两端由等长轻质软导线水 平悬挂，平衡时两悬线与水平面的夹角均为 θ( θ<90° ) ，缓慢调节滑动变阻器的滑片位置以改变通过棒 中的电流 I 。则下列四幅图像中，能正确反映 θ 与 I 的变化规律的是 ( ) [ 解析 ] 对 ab 棒受力分析如图所示： 1 mg mg 1 mg 由平衡条件有 tan θ ＝BIL，得 I ＝ BL· tan θ，又知 BL为常数，故 A 项正确， B、C、 D 项错误。 [答案] A 3．(2018 ·安徽 A10 联盟联考 )( 多选 ) 如图所示， MN是垂直于纸面向里的匀强磁场的边界，在边界上 P 点有甲、乙两粒子同时沿与 PN分别成 60°、 30°角垂直磁场方向射入磁场，经磁场偏转后均从 Q点射 出磁场，不计粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列判断正确的是 ( ) A．若甲、乙两粒子完全相同，则甲、乙两粒子的速度之比为 1∶ 3 B．若甲、乙两粒子完全相同，则甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为 2∶1 C．若甲、乙两粒子同时到达 Q点，则甲、乙两粒子的速度之比为 3∶2 D．若甲、乙两粒子同时到达 Q点，则甲、乙两粒子的比荷之比为 2∶1 [解析] 设 P、Q间的距离为 L，则由几何关系可得甲、 乙粒子在磁场中做圆周运动轨迹的半径分别为： L L r 2 ＝ L ， r 乙＝ 2 ＝ ，如果两粒子完全相同，由 r mv v ＝ qBr ，则甲、乙两粒子的 甲＝ ＝ ，得 cos 30 ° 3 cos 60 ° L qB m 速度之比为 v 甲 ∶ v 乙＝ r 甲 ∶ r 乙＝1∶ 3 ，A 正确；如果甲、乙两粒子完全相同，由 ＝ 2π m 可知粒子做圆 T qB 周运动的周期相同，则两粒子在磁场中运动的时间之比等于两粒子在磁场中运动的轨迹所对的圆心角之比， t 甲∶ t 乙 ＝ 2π∶ π ＝ 2∶ 1， B 正确；若甲、乙两粒子同时到达 Q点，则两粒子在磁场中运动的时间相同， 3 3 则两粒子的速度之比等于轨迹的弧长之比， v 甲 ∶ v 乙 ＝ 2π r 甲 ∶ 2πr 乙 ＝ 2∶ 3，由 r ＝ mv q v ，则 3 6 ，可得 ＝ rB qB m 甲、乙两粒子的比荷之比为 q甲 q乙 v甲 v乙 m ∶ ＝ r ∶ r ＝ 2∶ 1， C 错误、 D正确。 甲 乙 甲 乙 [答案] ABD 2 4．(2017 ·广东华南三校联考 ) 如图所示，在直角坐标系 xOy中， x 轴上方有匀强磁场，磁感应强度的 大小为 B，磁场方向垂直于纸面向外。许多质量为 m、电荷量为＋ q 的粒子，以相同的速率 v 沿纸面内，由 x 轴负方向与 y 轴正方向之间各个方向从原点 O射入磁场区域。不计重力及粒子间的相互作用。下列图中 mv 阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中 R＝qB，正确的图是 ( ) mv [ 解析 ] 由左手定则可知带正电粒子的偏转方向，以 ＝ 为半径作圆 a 和圆 b ，如图所示，将圆 a 以 R Bq O点为轴顺时针转动，直到与 b 圆重合，可以判断出图 D 正确。 [答案] D 5．(2018 ·河北衡水中学六调 ) 一通电直导线与 x 轴平行放置， 匀强磁场的方向与 xOy坐标平面平行， 3 导线受到的安培力为 F。若将该导线做成 4圆，放置在 xOy坐标平面内， 如图所示， 并保持通电的电流不变， 3 两端点 a、b 连线也与 x 轴平行，则 4圆受到的安培力大小为 ( ) 2 2 2 3 2π A． F B. 3π F C. 3π F D. 3 F 3 3 [解析] 通电导线长为 L，