高考備考物理二輪復(fù)習(xí)專題匯編：熱點(diǎn)9　磁場的性質(zhì)及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動

熱點(diǎn)9磁場的性質(zhì)及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動一、單項(xiàng)選擇題1.[2020·浙江7月，9]特高壓直流輸電是國家重點(diǎn)能源工程．如圖所示，兩根等高、相互平行的水平長直導(dǎo)線分別通有方向相同的電流I1和I2，I1>I2.a、b、c三點(diǎn)連線與兩根導(dǎo)線等高并垂直，b點(diǎn)位于兩根導(dǎo)線間的中點(diǎn)，a、c兩點(diǎn)與b點(diǎn)距離相等，d點(diǎn)位于b點(diǎn)正下方．不考慮地磁場的影響，則()A．b點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0B．d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0C．a(chǎn)點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下D．c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下2.[2020·河北唐山高三摸底考試]在絕緣水平桌面上，一半徑為R的超導(dǎo)圓環(huán)置于一個(gè)水平均勻輻射的磁場中，磁場匯聚在圓心處，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，若超導(dǎo)圓環(huán)上載有恒定電流，其俯視圖如圖所示．則下列說法正確的是()A．圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)重力大小B．圓環(huán)對桌面的壓力大于圓環(huán)重力大小C．圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD．圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIR3．[2020·全國卷Ⅱ，17]CT掃描是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，CT掃描機(jī)可用于對多種病情的探測．圖(a)是某種CT機(jī)主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖(b)所示．圖(b)中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場；經(jīng)調(diào)節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實(shí)線所示的方向前進(jìn)，打到靶上，產(chǎn)生X射線(如圖中帶箭頭的虛線所示)；將電子束打到靶上的點(diǎn)記為P點(diǎn)．則()A．M處的電勢高于N處的電勢B．增大M、N之間的加速電壓可使P點(diǎn)左移C．偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于紙面向外D．增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可使P點(diǎn)左移4.[2020·全國卷Ⅲ，18]真空中有一勻強(qiáng)磁場，磁場邊界為兩個(gè)半徑分別為a和3a的同軸圓柱面，磁場的方向與圓柱軸線平行，其橫截面如圖所示．一速率為v的電子從圓心沿半徑方向進(jìn)入磁場．已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略重力．為使該電子的運(yùn)動被限制在圖中實(shí)線圓圍成的區(qū)域內(nèi)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小為()A.eq\f(3mv,2ae)B.eq\f(mv,ae)C.eq\f(3mv,4ae)D.eq\f(3mv,5ae)5．[2020·全國卷Ⅰ，18]一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑．一束質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子，在紙面內(nèi)從c點(diǎn)垂直于ac射入磁場，這些粒子具有各種速率．不計(jì)粒子之間的相互作用．在磁場中運(yùn)動時(shí)間最長的粒子，其運(yùn)動時(shí)間為()A.eq\f(7πm,6qB)B.eq\f(5πm,4qB)C.eq\f(4πm,3qB)D.eq\f(3πm,2qB)6.[2020·河北中原名校聯(lián)盟下學(xué)期聯(lián)考]如圖所示，abcd為邊長為L的正方形，在四分之一圓abd區(qū)域內(nèi)有垂直正方形平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從b點(diǎn)沿ba方向射入磁場，結(jié)果粒子恰好能通過c點(diǎn)，不計(jì)粒子的重力，則粒子的速度大小為()A.eq\f(qBL,m)B.eq\f(\r(2)qBL,m)C.eq\f(\r(2)－1qBL,m)D.eq\f(\r(2)＋1qBL,m)二、多項(xiàng)選擇題7．美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，其基本原理如圖所示．現(xiàn)有一回旋加速器，當(dāng)外加磁場一定時(shí)，可把質(zhì)子的速度從零加速到v，質(zhì)子獲得的動能為Ek.在不考慮相對論效應(yīng)的情況下，用該回旋加速器加速原來靜止的α粒子(氦核)，則()A．能把α粒子的速度從零加速到eq\f(1,2)vB．能使α粒子獲得的動能為2EkC．加速α粒子的交變電場頻率與加速質(zhì)子的交變電場頻率之比為1︰2D．加速α粒子的交變電場頻率與加速質(zhì)子的交變電場頻率之比為2︰18．[2020·江西吉水中學(xué)月考]超導(dǎo)電磁船是一種不需要螺旋槳推進(jìn)的低噪音新型船，如圖是電磁船的簡化原理圖，MN和CD是與電源相連的兩個(gè)電極，MN與CD之間部分區(qū)域有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(磁場由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨(dú)立電路部分未畫出)，通電的海水會受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動下向前駛動．以下說法正確的是()A．電磁船將電能轉(zhuǎn)化為船的機(jī)械能，效率可高達(dá)100%B．僅改變電流的方向，就能控制船前進(jìn)或者后退C．僅將磁場方向改變90°，就能控制船前進(jìn)或者后退D．僅將磁場方向改變180°，就能控制船前進(jìn)或者后退9．如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩平行金屬板P、Q之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場．一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電離子)沿垂直于磁場的方向噴入磁場，把P、Q與電阻R相連接．下列說法正確的是()A．Q板的電勢高于P板的電勢B．R中有由a向b方向的電流C．若只改變磁場強(qiáng)弱，R中電流保持不變D．若只增大離子入射速度，R中電流增大三、非選擇題10.有一種質(zhì)譜儀由靜電分析器和磁分析器組成，其簡化原理如圖所示．左側(cè)靜電分析器中有方向指向圓心O、與O點(diǎn)等距離各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相同的徑向電場，右側(cè)的磁分析器中分布著方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行，兩者間距近似為零．離子源發(fā)出兩種速度均為v0、電荷量均為q、質(zhì)量分別為m和0.5m的正離子束，從M點(diǎn)垂直該點(diǎn)電場方向進(jìn)入靜電分析器．在靜電分析器中，質(zhì)量為m的離子沿半徑為r0的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運(yùn)動，從N點(diǎn)水平射出，而質(zhì)量為0.5m的離子恰好從ON連線的中點(diǎn)P與水平方向成θ角射出，從靜電分析器射出的這兩束離子垂直磁場方向射入磁分析器中，最后打在放置于磁分析器左邊界的探測板上，其中質(zhì)量為m的離子打在O點(diǎn)正下方的Q點(diǎn)．已知eq\x\to(OP)＝0.5r0，eq\x\to(OQ)＝r0，N、P兩點(diǎn)間的電勢差UNP＝eq\f(mv\o\al(2,0),q)，cosθ＝eq\r(\f(4,5))，不計(jì)重力和離子間相互作用．(1)求靜電分析器中半徑為r0處的電場強(qiáng)度E0和磁分析器中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；(2)求質(zhì)量為0.5m的離子到達(dá)探測板上的位置與O點(diǎn)的距離l(用r0表示)；(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度在(B－ΔB)到(B＋ΔB)之間波動，要在探測板上完全分辨出質(zhì)量為m和0.5m的兩束離子，求eq\f(ΔB,B)的最大值．

11.[2020·全國卷Ⅱ，24]如圖，在0≤x≤h，－∞<y<＋∞區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小可調(diào)，方向不變．一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左側(cè)沿x軸進(jìn)入磁場，不計(jì)重力．(1)若粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值Bm；(2)如果磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(Bm,2)，粒子將通過虛線所示邊界上的一點(diǎn)離開磁場．求粒子在該點(diǎn)的運(yùn)動方向與x軸正方向的夾角及該點(diǎn)到x軸的距離．12．[2020·湖南永州一模]如圖所示的xOy平面內(nèi)，以O(shè)1(0，R)為圓心，R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(用B1表示，大小未知)；x軸下方有一直線MN，MN與x軸相距為Δy，x軸與直線MN間區(qū)域有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)，電場強(qiáng)度大小為E；在MN的下方有矩形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，磁場方向垂直于xOy平面向外．電子a、b以平行于x軸的速度v0分別正對O1點(diǎn)、A(0,2R)點(diǎn)射入圓形磁場，偏轉(zhuǎn)后都經(jīng)過原點(diǎn)O進(jìn)入x軸下方的電場．已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，E＝e