2020高考物理二轮复习专题提升训练9磁吃电流和运动电荷的作用含解析

2020高考物理二轮复习专题提升训练9磁吃电流和运动电荷的作用含解析

专题提升训练9　磁场对电流和运动电荷的作用 一、单项选择题(本题共6小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)‎ ‎1.(2019·天津期末)a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是(　　)‎ A.沿O到c方向 B.沿O到a方向 C.沿O到d方向 D.沿O到b方向 答案:A 解析:根据题意,由右手螺旋定则知b与d导线电流产生的磁场正好相互抵消,而a与c导线产生的磁场正好相互叠加,由右手螺旋定则,得磁场方向水平向左,当一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动时,根据左手定则可知,它所受洛伦兹力的方向向下,即由O到c,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎2.(2019·陕西宝鸡一模)如图所示,垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2,纸面内的一点H到两根导线的距离相等,则该点的磁感应强度方向可能为图中的(　　)‎ A.B1 B.B2‎ C.B3 D.B4‎ 答案:C 解析:根据右手螺旋定则得出两电流在H点的磁场方向,如图所示,因为I1>I2,故I1产生的磁场大于I2产生的磁场,根据平行四边形定则知H点的合磁感应强度可能为B3方向。故C正确,A、B、D错误。‎ - 7 -‎ ‎3.(2019·浙江11月选考)电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示,两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上,当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是(　　)‎ A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同 B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同 C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力 D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力 答案:A 解析:装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆,当线圈中通有同向电流时互相吸引,通有异向电流时互相排斥,故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引,所以为同向电流,A正确,B错误;根据牛顿第三定律可知线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力,由相互作用力的特点知,线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力,不是一对相互作用力,故C、D错误。‎ ‎4.(2019·湖北武汉检测)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°,此时悬线的拉力为F。若圆环通电,使悬线的拉力刚好为零,则环中电流的大小和方向是(　　)‎ A.大小为‎3‎F‎3BR,沿顺时针方向 B.大小为‎3‎F‎3BR,沿逆时针方向 C.大小为‎3‎FBR,沿顺时针方向 D.大小为‎3‎FBR,沿逆时针方向 答案:A - 7 -‎ 解析:圆环不通电时悬线拉力为F,可知F=mg,若圆环通电,使悬线拉力刚好为零,那么F安=mg,安培力方向若要竖直向上,电流应为顺时针,F安=2BIRsin60°=‎3‎BIR,联立得‎3‎BIR=F,则I=‎3‎F‎3BR,故A正确。‎ ‎5.(2019·河南中原名校第四次模拟)如图所示,平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,两边界间距为d,MN上有一粒子源A,可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m、电荷量均为q的带正电的粒子,粒子射入磁场的速度v=‎2qBd‎3m,不计粒子的重力,则粒子能从PQ边界射出的区域长度为(　　)‎ A.d B.‎2‎‎3‎d C.‎2‎‎3‎‎3‎d D.‎3‎‎2‎d 答案:C 解析:粒子在磁场中运动的半径R=mvqB‎=‎‎2‎‎3‎d,粒子从PQ边射出的两个边界粒子的轨迹如图所示。由几何关系可知,从PQ边射出粒子的区域长度为l=2‎2‎‎3‎d‎2‎‎-‎‎1‎‎3‎d‎2‎‎=‎‎2‎‎3‎‎3‎d,C项正确。‎ ‎6.(2019·山东济南一模)如图所示,正方形abcd区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,甲、乙两带电粒子从a点沿与ab成30°角的方向垂直射入磁场。甲粒子垂直于bc边离开磁场,乙粒子从ad边的中点离开磁场。已知甲、乙两带电粒子的电荷量之比为1∶2,质量之比为1∶2,不计粒子重力。下列判断正确的是(　　)‎ - 7 -‎ A.甲粒子带负电,乙粒子带正电 B.甲粒子的动能是乙粒子动能的16倍 C.甲粒子所受洛伦兹力是乙粒子所受洛伦兹力的3‎3‎倍 D.甲粒子在磁场中的运动时间是乙粒子在磁场中运动时间的‎1‎‎4‎ 答案:D 解析:甲粒子向上偏转,带正电,乙粒子向下偏转,带负电,故A错误。如图所示,由几何关系得r甲=2l,2r乙cos30°=l‎2‎,得r乙=‎3‎‎6‎l。据Bqv=mv‎2‎r得Ek=‎1‎‎2‎mv2=‎(qBr‎)‎‎2‎‎2m,所以Ek甲Ek乙‎=‎q甲‎2‎r甲‎2‎m乙q乙‎2‎r乙‎2‎m甲=24,故B错误。洛伦兹力F洛=Bqv,其中由r=mvBq得v=Bqrm,所以F洛=B‎2‎q‎2‎rm‎,‎F洛甲F洛乙=2‎3‎,故C错误。由几何关系知,甲转过圆心角为30°,乙转过圆心角为120°,如图所示。结合t=θ‎360°‎T和T=‎2πmBq得t甲t乙=‎‎1‎‎4‎,故D正确。‎ 二、多项选择题(本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的)‎ ‎7.(2019·陕西榆林第三次模拟)在图甲、乙中两点电荷电荷量相等,丙、丁中通电导线电流大小相等,竖直虚线为两点电荷、两通电导线的中垂线,O为连线的中点。下列说法正确的是(　　)‎ A.图甲和图丁中,在连线和中垂线上,O点的电场强度和磁感应强度都最小 B.图甲和图丁中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度都相等 C.图乙和图丙中,在连线和中垂线上,O点的电场强度和磁感应强度都最大 - 7 -‎ D.图乙和图丙中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度都相等 答案:AD 解析:在图甲中,根据电场强度公式E=kQr‎2‎以及电场强度的合成可知O点电场强度为零;在图丁中,根据右手螺旋定则以及磁场的叠加可知O点磁感应强度为零,都是最小的,故选项A正确;图甲和图丁中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度只是大小相等,但是方向不同,故选项B错误;在图乙中,在中垂线上O点电场强度最大,但是在连线上O点电场强度最小;在图丙中,在连线上O点的磁感应强度最小,在中垂线上O点的磁感应强度都最大,故选项C错误;在图乙和图丙中,在连线和中垂线上关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度大小相等、方向相同,故选项D正确。‎ ‎8.(2019·广东惠州模拟)如图所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板。从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场正对着圆心O射入带正电的粒子,且粒子电荷量为q、质量为m,不考虑粒子重力,关于粒子的运动,下列说法正确的是(　　)‎ A.粒子在磁场中通过的弧长越长,运动时间也越长 B.射出磁场的粒子其出射方向的反向延长线也一定过圆心O C.射出磁场的粒子一定能垂直打在MN上 D.只要速度满足v=qBRm,入射的粒子出射后一定垂直打在MN上 答案:BD 解析:速度不同的同种带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等,对着圆心入射的粒子,速度越大,在磁场中轨道半径越大,弧长越长,轨迹对应的圆心角θ越小,由t=θ‎2πT知,运动时间t越小,故A错误;带电粒子的运动轨迹是圆弧,根据几何知识可知,对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线一定过圆心,故B正确;速度不同,半径不同,轨迹对应的圆心角不同,对着圆心入射的粒子,出射后不一定垂直打在MN上,与粒子的速度有关,故C错误;速度满足v=qBRm时,粒子的轨迹半径为r=mvqB=R,入射点、出射点、O点与轨迹的圆心构成菱形,射出磁场时的轨迹半径与最高点的磁场半径垂直,粒子一定垂直打在MN板上,故D正确。‎ ‎9.(2019·湖北十堰调研)如图所示,有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,其边界为一边长为l的正三角形(边界上有磁场),A、B、C - 7 -‎ 为三角形的三个顶点。今有一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),以速度v=‎3‎qBl‎4m从AB边上的某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场,然后从BC边上某点Q射出。若从P点射入的该粒子能从Q点射出,则(　　)‎ A.lPB<‎1+‎‎3‎‎4‎l B.lPB<‎2+‎‎3‎‎4‎l C.lQB≤‎3‎‎4‎l D.lQB≤‎1‎‎2‎l 答案:BD 解析:粒子在磁场中运动的轨迹如图所示,粒子在磁场中的运动轨迹半径为r=mvBq,因此可得r=‎3‎‎4‎l,当入射点为P1,圆心为O1,且此刻轨迹正好与BC相切时,PB取得最大值,若粒子从BC边射出,根据几何关系有lPB

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