解密09磁场的性质、带电粒子在磁场及复合场中的运动（分层训练）-【高频考点解密】2022年高考物理二轮复习讲义+分层训练（全国通用）原卷版.docx

解密09 磁场的性质 带电粒子在磁场中的运动A组 基础练1.中国宋代科学家沈括在公元1086年写的梦溪笔谈中最早记载了“方家(术士)以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是()A在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极B对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子，在南、北极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强C形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转引起的D由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线应相对水平地面竖直放置2、（2021·湖南省衡阳市二模）如图所示，在匀强磁场区域内有一倾角为的光滑斜面，在斜面上水平放置一根长为L、质量为m的导线，通以如图所示方向的电流I时，通电导线能静止在斜面上，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A. 导线所受的安培力方向可能垂直于斜面向下B. 磁感应强度可能为大小，方向坚直向上C. 磁感应强度可能为大小，方向水平向左D. 磁感应强度方向垂直于斜面向下时，其大小最小，且最小值为3(多选)用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场。下列关于实验现象和分析正确的是()A要使电子形成如图乙中的运动径迹，励磁线圈应通以顺时针方向的电流B仅升高电子枪加速电场的电压，运动径迹的半径变大C仅增大励磁线圈中的电流，运动径迹的半径变大D仅升高电子枪加速电场的电压，电子做匀速圆周运动的周期将变大4、（2021·北京市朝阳区二模）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位长度导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（）A. 导线中的电流大小为nLqvB. 这段导线受到的安培力大小为nLqvBC. 沿导线方向电场的电场强度大小为vBD. 导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB5、（2021·北京市房山区二模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。下述说法中正确的是（）A. 粒子只在电场中加速，因此电压越大，粒子的最大动能越大B. 可以采用减小高频电源的频率，增大电场中加速时间来增大粒子的最大动能C. 粒子在磁场中只是改变方向，因此粒子的最大动能与磁感应强度无关D. 粒子的最大动能与D形盒的半径有关5(多选)(2021·温州中学模拟)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P和P3，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P在磁场中转过30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子P和P3()A.在电场中的加速度之比为11B在磁场中运动的半径之比为21C在磁场中转过的角度之比为12D离开电场区域时的动能之比为136、（2021·河北省实验中学高三下学期调研）在研究磁场对电流作用的实验中，将直导线换成一块厚度（ab边长）为d、宽度（bc边长）为l的半导体板。如图所示，当有电流I垂直于磁场方向通过半导体板时，连接在半导体板两侧的电压表指针发生偏转，说明半导体板两侧之间存在电压，这个电压叫做霍尔电压UH。用同种材料制成的不同规格的半导体板进一步实验，记录数据结果如表格所示，由于粗心，表格第一行没有记录全部相关的物理量，只记得第一列为实验次数，第三列为通入的电流强度，第五列为霍尔电压，请用你学过的物理知识并结合表中数据，判断表格中空格处应填写的物理量（）实验次数通入电流强度I/A霍尔电压UH /V12.0×10-41.0×10-34.0×10-11.4×10-224.0×10-41.0×10-34.0×10-17.0×10-332.0×10-41.0×10-32.0×10-17.0×10-3A. 第二列为板的宽度lB. 第四列为板的厚度dC. 第二列为磁感应强度BD. 第四列为磁感应强度BB组 提升练7、（2021·山东省烟台市适应性练习）如图所示，E、F、G、M、N是在纸面内圆上的五个点，其中EG、MN的连线均过圆心O点，在M、N两点处垂直于纸面放置两根相互平行的长直细导线，两根导线中分别通有大小相等的电流，已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小，k为常量，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。则下列说法中正确的是（）A. 若两根导线中电流同向，则O点磁感应强度为零B. 若两根导线中电流同向，则E、F两点磁感应强度相等C. 若两根导线中电流反向，则E、G两点磁感应强度相等D. 无论两根导线中电流同向还是反向，E、F、G三点的磁感应强度大小都相等8.（2021·山东省历城二中压轴卷）如图所示，质量为m、长为的铜棒，用长度也为的两根轻导线水平悬吊在方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。未通电时，轻导线静止在竖直方向上，通入恒定电流后，铜棒向外偏转的最大角度为，则（）A. 铜棒中电流的方向为B. 铜棒中电流的大小为C. 铜棒中电流的大小为D. 若只增大轻导线的长度，则变小9.（2021·湖南省衡阳二模）如图所示，虚线MN将竖直平面分成I和II两个区域，两个区域分别存在着垂直纸面方向的匀强磁场，一带电粒子仅在洛伦兹力作用下由I区运动到II区。曲线apb为运动过程中的一段轨迹，其中弧ap、弧pb的弧长之比为2：1，且粒子经过a、b点时的速度方向均水平向右，下列判断正确的是（）A. 弧ap与弧pb对应的圆心角之比为2：1B. 粒子通过ap、pb两段弧的时间之比为2：1C. 粒子在I、II区域两个磁场中的运动半径之比为1：1D. I、II区域两个磁场的磁感应强度方向相反，大小之比为1：210.质谱仪的原理如图所示，虚线AD上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，C、D间有一荧光屏。同位素离子源产生a、b两种电荷量相同的离子，无初速度进入加速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，a离子恰好打在荧光屏C点，b离子恰好打在D点。离子重力不计。则()Aa离子质量比b的大Ba离子质量比b的小Ca离子在磁场中的运动时间比b的长Da、b离子在磁场中的运动时间相等11、（2021·河北省学期调研）等腰梯形ABCD区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，梯形上、下底AB、CD长度分别为L和2L，下底CD的中点E处有一个粒子放射源，可以向CD上方射出速率不等的粒子，粒子的速度方向与磁场方向垂直，不计粒子间的相互作用力，已知质子的电荷量为e，质量为m，下列说法正确的是（）A. 若AB、AD边有粒子射出，则BC边一定有粒子射出B. 若粒子可以到达B点，则其最小速度为C. 到达A点和到达B点的粒子一定具有相同的速率D. 运动轨迹与AD边相切（由CD边出磁场）的速率最小的粒子在磁场中的运动时间为12.如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁感中，粒子打至P点。设OPx，能够正确反应x与U之间的函数关系的图象是()13、（2021·北京市海淀区高三下学期5月期末）质谱仪是一种检测和分离同位素的仪器。如图所示，某种电荷量为+q的粒子，从容器A下方的小孔S1进入电压为U的加速电场，其初速度可忽略不计。这些粒子经过小孔S2沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，形成等效电流为I的粒子束。随后粒子束在照相底片MN上的P点形成一个曝光点，P点与小孔S2之间的距离为D。不计粒子的重力及粒子间的相互作用。（1）求粒子进入磁场时的动能Ek；（2）求在t时间内照相底片接收到粒子总质量M；（3）衡量质谱仪性能的重要指标之一是与粒子质量有关的分辨率。粒子的质量不同，在MN上形成曝光点的位置就会不同。质量分别为m和m+m的同种元素的同位素在底片MN上形成的曝光点与小孔S2之间的距离分别为d和d+d（d<<d），其中d是质谱仪能分辨出来的最小距离，定义质谱仪的分辨率为，请写出质谱仪的分辨率与d、d的关系式。14、（2021·福建省龙岩三模）如图所示，在竖直的xoy平面内，在水平x轴上方存在场强大小、方向平行于x轴向右的匀强电场，在第二象限存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。在x轴下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场、大小与方向都未知的匀强电场E2。一质量为m、带电量为q的小球从y轴上的P（0，L）位置无初速度释放，释放后小球从第一象限进入第四象限做匀速圆周运动，运动轨迹恰好与y轴相切。（1）求匀强电场E2大小与方向；（2）求小球第二次穿过x轴的位置与第三次穿过x轴的位置之间的距离；（3）若让小球从y轴上的Q点（图中未标出）无初速度释放，小球第二次穿过x轴后进入第二象限做直线运动，恰好又回到Q点。求第二象限中匀强磁场的磁感应强度B的大小。学科网（北京）股份有限公司