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高中物理人教10讲 带电粒子在磁场中的运动专题强化解析版.docx


高中 高三 下学期 物理 人教版

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高中物理人教10讲 带电粒子在磁场中的运动专题强化解析版.docx
文档介绍:
10讲 带电粒子在磁场中的运动专题强化训练
一、单选题
1.(重庆市北碚区2022-2023学年高二上学期期末学生学业质量调研抽测物理试题)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线,电流大小为I,方向垂直纸面向里,欲使导线静止于斜面上,外加磁场磁感应强度的最小值的大小和方向是(  )
A.,方向垂直斜面向下
B.,方向竖直向下
C.,方向水平向左
D.,方向水平向右
【答案】A
【详解】对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,三力平衡,如图所示
当安培力平行斜面向上时最小,故安培力的最小值为
故磁感应强度的最小值为
根据左手定则,磁场方向垂直斜面向下。
故选A。
2.(2022秋·河北石家庄·高二石家庄实验中学阶段练****如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,取重力加速度为g。整个装置处于匀强磁场中,在导体棒中通以垂直纸面向外的恒定电流I时,欲使导体棒静止在斜面上,且匀强磁场的磁感应强度取最小值,则关于磁感应强度B的大小和方向,下列说法正确的是  
A.大小为,方向为水平向右 B.大小为 ,方向为竖直向下
C.大小为 ,方向为垂直斜面向下 D.大小为,方向为沿着斜面向上
【答案】C
【详解】对导体棒受力分析,受重力mg、支持力FN和安培力FA,三力平衡,合力为零,将支持力FN和安培力FA合成,合力与重力相平衡,如图,当安培力平行斜面向上是,安培力最小,由公式可知,此时磁感应强度最小,由平衡可得

由左手定则可知,磁场方向为垂直斜面向下。
故选C。
3.(2023秋·北京顺义·高三统考期末)如图所示,在MNQP所围的区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,质量和电荷量都相等(电性可能不同)的带电粒子a、b,c以不同的速率从O点沿纸面并垂直于PQ的方向射入磁场,图中实线是它们的运动轨迹。已知O是PQ的中点,不计粒子重力及带电粒子间的相互作用,下列说法中正确的是(  )
A.射入磁场时粒子a的速率最小
B.粒子a带负电,粒子b、c带正电
C.粒子a在磁场中运动的周期最小
D.粒子c在磁场中运动的时间最长
【答案】D
【详解】A.粒子在磁场中做圆周运动有即
根据粒子的运动轨迹可知各粒子的轨迹半径大小关系为
各粒子的质量和电荷量都相等,所以粒子c的速率最小,A错误;
B.根据运动轨迹结合左手定则可得粒子a带正电,粒子b、c带负电,B错误;
C.根据公式有即
各粒子的质量和电荷量都相等,所以各粒子在磁场中运动的周期相同,C错误;
D.根据前面分析各粒子在磁场中运动的周期相同,可知运动轨迹所对应的圆心角越大,运动时间越长,结合图像可知粒子c运动轨迹对应的圆心角最大,所以运动的时间最长,D正确。
故选D。
4.(2023秋·河北秦皇岛·高二秦皇岛一中校考期末)如图所示,等边三角形ABC内(含边界)有垂直纸面向里的匀强磁场,D为BC边的中点。现有比荷相同的粒子1、粒子2以不同的速率从A点分别沿AD、AC进入磁场,均从B点射出磁场。下列说法正确的是(  )
A.粒子1、粒子2都带正电
B.粒子1与粒子2速度大小之比为3:2
C.粒子1与粒子2在磁场中运动时间之比为1:2
D.粒子1与粒子2在磁场中运动路程之比为3:1
【答案】C
【详解】A.由左手定则可知,粒子1、粒子2都带负电,故A错误;
BCD.设等边三角形ABC边长为,有几何关系可得,粒子1的轨道半径
粒子2的轨道半径
粒子1、粒子2对应的圆心角分别为和,由
可得粒子1与粒子2速度大小之比为,由
可得粒子1与粒子2在磁场中运动时间之比为1:2,其路程之比为
BD错误,C正确。
故选C。
5.(2022春·江苏泰州·高一泰州中学期中)如图所示,空间有竖直方向的匀强电场,一带正电的小球质量为m,在竖直平面内沿与水平方向成30°角的虚线以速度斜向上做匀速运动。当小球经过O点时突然将电场方向旋转一定的角度,电场强度大小不变,小球仍沿虚线方向做直线运动,选O点电势为零,重力加速度为g,则(  )
A.原电场方向竖直向下
B.改变后的电场方向垂直于ON
C.电场方向改变后,小球的加速度大小为
D.电场方向改变后,小球的最大电势能为
【答案】D
【详解】A.开始时,小球沿虚线做匀速运动,可知小球受向下的重力和向上的电场力平衡,即有
小球带正电,则电场竖直向上,A错误;
B.改变电场方向后,小球仍沿虚线做直线运动,可知电场力与重力的合力沿着NO方向,因Eq=mg
可知电场力与重力关于ON对称,电场方向
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