專題10 磁場(chǎng) 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（測(cè)試）（原卷版）-2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

專題10磁場(chǎng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（考試時(shí)間：75分鐘試卷滿分：100分）一、單項(xiàng)選擇題（本題共12小題，每小題5分，共60分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的,不選、多選、錯(cuò)選均不得分）1．（2024·貴州·統(tǒng)考一模）長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。╧為常數(shù)，I為導(dǎo)線中電流的大小，r為到導(dǎo)線的距離）。如圖所示，在等邊三角形PMN的三個(gè)頂點(diǎn)處，各有一根長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直于紙面固定放置。三根導(dǎo)線均通有電流I，且電流方向垂直紙面向外，已知三根導(dǎo)線在三角形中心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0，若將P處導(dǎo)線的電流變?yōu)?I，且電流方向變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶?，則三角形中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為（

）A．B0 B．B0 C．2B0 D．3B02．（2024·浙江·校聯(lián)考一模）如圖所示，菱形導(dǎo)線框放置在水平面上，線框各邊長(zhǎng)均為且電阻均勻分布，頂角，整個(gè)空間中存在垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，將電流從線框端流入端流出，通過(guò)的電流為，則線框整體受安培力大小為（）

A． B． C． D．3．（2023·河北保定·河北省唐縣第一中學(xué)?？级＃┤鐖D所示，用一段導(dǎo)線圍成半徑為的圓弧，圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為，圓心為，導(dǎo)線中通有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，在?dǎo)線所在的平面（紙面）內(nèi)加某一方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)線受到的安培力最大且方向垂直紙面向外。則下列說(shuō)法正確的是（

）A．磁場(chǎng)方向垂直向下B．若僅將導(dǎo)線繞點(diǎn)在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°，安培力變?yōu)樵瓉?lái)的C．若僅將導(dǎo)線繞點(diǎn)在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°，安培力的方向不變D．僅將磁場(chǎng)方向變?yōu)榇怪奔埫嫦蛲?，安培力的大小和方向均發(fā)生變化4．（2023·河南開(kāi)封·統(tǒng)考一模）茫茫宇宙中存在大量的宇宙射線，對(duì)宇航員構(gòu)成了很大威脅。現(xiàn)有一束射線（含有α、β、γ三種射線）先經(jīng)過(guò)一張紙，再進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，之后打在熒光屏上，出現(xiàn)了A、B兩個(gè)亮斑。已知α粒子的質(zhì)量約為β粒子質(zhì)量的8000倍，α射線的速度約為光速的，β射線的速度約為光速。下列說(shuō)法正確的是（）A．圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．打在A處的射線經(jīng)過(guò)圓形區(qū)域時(shí)，動(dòng)能增加C．如果將紙拿走保留磁場(chǎng)，光屏將會(huì)出現(xiàn)明顯的兩個(gè)亮斑D．如果將紙拿走保留磁場(chǎng)，光屏將會(huì)出現(xiàn)明顯的三個(gè)亮斑5．（2023·黑龍江·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在無(wú)限長(zhǎng)直邊界CD的右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，無(wú)限大擋板EF平行于CD放置，與CD相距為d，帶電粒子達(dá)到擋板時(shí)能夠被擋板吸收，在A處有一粒子源能夠在紙面內(nèi)持續(xù)發(fā)射速度大小相等的電子。當(dāng)電子在紙面內(nèi)沿AO方向垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界射入時(shí)，恰好未被EF吸收。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子重力及電子間的相互作用。若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)樵瓉?lái)的一半，電子速度方向緩慢從AO沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到AD時(shí)，在擋板上能夠吸收到電子的長(zhǎng)度為（）

A． B．C． D．6．（2023·河南開(kāi)封·?？寄M預(yù)測(cè)）虛線OM和虛線ON之間的夾角為30°，如圖所示，虛線OM上方存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶負(fù)電的粒子沿紙面以大小為v的速度從O點(diǎn)右側(cè)距離為L(zhǎng)的A點(diǎn)向左上方射人磁場(chǎng)，速度與OM成30°角。已知該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn)，并從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng)，不計(jì)重力。則粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為（）A． B． C．2L D．3L7．（2023·貴州遵義·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓形區(qū)域，其圓心為O，最高點(diǎn)為P，該區(qū)域內(nèi)存在垂直圓面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在圓形區(qū)域右側(cè)豎直放置一粒子收集器，M、N為收集器上、下邊緣的兩點(diǎn)，MN與圓形區(qū)域在同一平面內(nèi)，O與N在同一水平線上，，。從P點(diǎn)沿PO方向射入大量速率不等的同種粒子，粒子所帶電荷量為q、質(zhì)量為m。忽略粒子間的相互作用力和粒子重力，關(guān)于打在收集器MN上的粒子，下列說(shuō)法正確的是（）

A．粒子帶負(fù)電B．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為C．打在收集器上的粒子的最小速率為D．從P點(diǎn)到N點(diǎn)的粒子比從P點(diǎn)到M點(diǎn)的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間短8．（2023·安徽淮南·壽縣第一中學(xué)校考一模）一帶正電的小球質(zhì)量為0.01kg，帶電量為0.01C，小球在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間沿一斜線向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知其水平分量為vx＝6m/s，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1T，方向垂直紙面向里，電場(chǎng)力做負(fù)功的功率大小為PE＝0.3W，則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)?g=10m/s2)（）

A．5N/C，方向向上偏左37°角B．5N/C，方向向上偏右37°角C．4N/C，方向向上偏左37°角D．4N/C，方向向上偏右37°角9．（2023·內(nèi)蒙古呼和浩特·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩帶電粒子（不計(jì)重力）沿直線AB方向從A點(diǎn)射入磁場(chǎng)中，分別從圓弧上的P、Q兩點(diǎn)射出，則下列說(shuō)法正確的是（

）

A．若兩粒子比荷相同，則從A分別到P、Q經(jīng)歷時(shí)間之比為1:2B．若兩粒子比荷相同，則從A分別到P、Q經(jīng)歷時(shí)間之比為2:1C．若兩粒子比荷相同，則兩粒子在磁場(chǎng)中速率之比為2:1D．若兩粒子速率相同，則兩粒子的比荷之比為3:110．（2023·河北承德·校聯(lián)考三模）如圖所示，空間存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子源可沿紙面向各個(gè)方向以相同的速率發(fā)射質(zhì)量為、帶電荷量為的正粒子，一薄光屏與紙面的交線為PQ，OQL，PQ2L，。要使左、右兩側(cè)所有點(diǎn)均能被粒子打中，則粒子的速率至少為（）

A． B． C． D．11．（2023·廣東·模擬預(yù)測(cè)）中空的圓筒形導(dǎo)體中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)其載流粒子施加洛倫茲力，可用于設(shè)計(jì)能提供安全核能且燃料不虞匱乏的核融合反應(yīng)器。如圖所示為筒壁很薄、截面圓半徑為R的鋁制長(zhǎng)直圓筒，電流I平行于圓筒軸線穩(wěn)定流動(dòng)，均勻通過(guò)筒壁各截面，筒壁可看作n條完全相同且平行的均勻分布的長(zhǎng)直載流導(dǎo)線，每條導(dǎo)線中的電流均為，n比1大得多。已知通電電流為i的長(zhǎng)直導(dǎo)線在距離r處激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其中k為常數(shù)。下列說(shuō)法正確的是（）A．圓筒內(nèi)部各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均不為0B．圓筒外部各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與筒壁垂直C．每條導(dǎo)線受到的安培力方向都垂直筒壁向內(nèi)D．若電流I變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，每條導(dǎo)線受到的安培力也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍12．（2024·江西贛州·贛州中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）兩根通電細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線緊靠著同樣長(zhǎng)的塑料圓柱體，圖甲是圓柱體和導(dǎo)線1的截面，導(dǎo)線2固定不動(dòng)（圖中未畫(huà)出）。導(dǎo)線1繞圓柱體在平面內(nèi)第一與第二象限從緩慢移動(dòng)到，測(cè)量圓柱體中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度，獲得沿x方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨的圖像（如圖乙）和沿y方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨的圖像（如圖丙）。下列說(shuō)法正確的是（）A．隨著的增大，導(dǎo)線1在中心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度一直增大B．導(dǎo)線2電流方向垂直紙面向里C．當(dāng)時(shí)，中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿第一象限角平分線向外D．當(dāng)導(dǎo)線1繼續(xù)繞圓柱體移動(dòng)，到達(dá)y軸負(fù)半軸時(shí)，O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小二、多項(xiàng)選擇題（本題共2小題,每小題5分,共10分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的。全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分）13．（2023·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）（多選）如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種粒子探測(cè)器，粒子源放置在邊長(zhǎng)為的正方形的中心，正方形四邊均為熒光屏，在正方形內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，粒子源能向紙面內(nèi)的各個(gè)方向發(fā)射比荷為的帶正電粒子，粒子打到熒光屏上后即被熒光屏吸收，不考慮粒子間的相互作用和熒光屏吸收粒子后的電勢(shì)變化，不計(jì)粒子源的尺寸大小和粒子重力。下列說(shuō)法正確的是（

）A．若粒子的速度大小，則所有粒子均不能打到熒光屏B．若粒子的速度大小，則所有粒子均不能打到熒光屏C．若粒子的速度大小，則所有粒子均能打到熒光屏D．若粒子的速度大小，則所有粒子均能打到熒光屏14．（2024·陜西漢中·統(tǒng)考一模）（多選）如圖所示，等腰梯形abcd區(qū)域內(nèi)，存在垂直該平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，磁場(chǎng)外有一粒子源O，能沿同一方向發(fā)射速度大小不等的同種帶電粒子，帶電粒子的質(zhì)量為，電荷量為，不計(jì)重力。現(xiàn)讓粒子以垂直于ad的方向正對(duì)b射入磁場(chǎng)區(qū)域，發(fā)現(xiàn)帶電粒子恰好都從cd之間飛出磁場(chǎng)，則（）

A．粒子源發(fā)射的粒子均為帶負(fù)電的粒子B．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為C．帶電粒子的發(fā)射速度取值范圍為D．帶電粒子的發(fā)射速度取值范圍為三、計(jì)算題（本題包括3小題，10分+10分+10分共30分，解答過(guò)程請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明和必需的物理演算過(guò)程，只寫(xiě)出最終結(jié)果的不得分）15．（2023·四川成都·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，豎直平行邊界MN、PQ之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，兩邊界間距為d，邊界MN上A點(diǎn)有一粒子源，可沿紙面內(nèi)任意方向射出完全相同的質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，粒子射出的速度大小均為，若不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用，求：（1）從PQ邊射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間；（2）粒子能從PQ邊界射出的區(qū)域長(zhǎng)度。16．（2023·陜西商洛·統(tǒng)考一模）圖甲是太極圖。圖乙是內(nèi)部存在方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的太極圖，大圓的圓心為O，內(nèi)部?jī)蓚€(gè)半圓的圓心O'、O''在同一直徑MN上，半圓直徑均為圓O的半徑。曲線MON左側(cè)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的質(zhì)子，以速度v0從N點(diǎn)沿紙面射入右側(cè)磁場(chǎng)，恰好通過(guò)O點(diǎn)進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)并從M點(diǎn)射出，質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t。不計(jì)質(zhì)子受到的重力，求：（1）質(zhì)子射入磁場(chǎng)時(shí)與NM的夾角θ；（2）圓O的半徑R。

17．（2023·浙江·慈溪中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，有一半圓形區(qū)域的半徑為R，內(nèi)部及邊界上均存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，直徑MN和NP處放有一個(gè)很薄的接收屏，NP長(zhǎng)為R。有一個(gè)位置可以移動(dòng)的粒子源A可以向紙面內(nèi)各個(gè)方向持續(xù)均勻發(fā)射速度為v（速度大小可調(diào)）的同種帶電粒子，每秒發(fā)射粒子數(shù)為N，已知粒子質(zhì)量為m，電量為。粒子打在接收屏上被吸