专题10磁场带电粒子在磁场中的运动(练习)(解析版).docx
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1、专题10磁场带电粒子在磁场中的运动目录01磁场对通电导线的作用力问题2考向一磁场对通电导线的作用力问题202带电粒子在磁场中的运动10考向一带电粒子在磁场中的圆周运动10考向二带电粒子在有界磁场运动的临界与极值问题14考向三带电粒子在磁场中运动的多解问题36考点01磁场对通电导线的作用力问题考向一磁场对通电导线的作用力问题1.(2023北京高考真题)如图所示,在磁感应强度大小为8、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道,其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为。,长度为/(/).带电粒子束持续以某一速度V沿轴线进入管道,粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上
2、,与管壁发生弹性碰撞,多次碰撞后从另一端射出,单位时间进入管道的粒子数为小粒子电荷量为+4,不计粒子的重力、粒子间的相互作用,下列说法不正确的是()A.粒子在磁场中运动的圆弧半径为。B.粒子质量为驷VC,管道内的等效电流为阳区力-D.粒子束对管道的平均作用力大小为囱应/【答案】C【详解】A.带正电的粒子沿轴线射入,然后垂直打到管壁上,可知粒子运动的圆弧半径为r=a,故A正确,不符合题意;B.根据q田=加且,可得粒子的质量机=如,故B正确,不符合题意:C.管道内的等效rV电流为I=NqSV,单位体积内电荷数为3,则/=Lr的y=q,故C错误,符合题意;D.由动串:avva定理可得幽=2三rv,粒
3、子束对管道的平均作用力大小FX与=尸,联立解得F=的/,故D正确,不符合题意。故选C。2. (2023江苏高考真题)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为8.L形导线通以恒定电流/,放置在磁场中.已知时边长为2,与磁场方向垂直,从边长为/,与磁场方向平行.该导线受到的安培力为()A. O【答案】CB. BIlC. 2BD. 5B/【详解】因be段与磁场方向平行,则不受安培力;ab段与磁场方向垂直,则受安培力为Fab=Bl21=2BIl则该导线受到的安培力为2B11故选C。3. (2022湖南高考真题)如图(0),直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴。0,上,其所在区域存在方向垂直指向Oo的
4、磁场,与00距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化,其截面图如图(6)所示。导线通以电流/,静止后,悬线偏离竖直方向的夹角为仇下列说法正确的是()A.当导线静止在图()右侧位置时,导线中电流方向由N指向MB.电流/增大,静止后,导线对悬线的拉力不变C. tan。与电流I成正比D. sin。与电流/成正比【答案】D【详解】A.当导线静止在图(a)右侧位置时,对导线做受力分析有O(Or)可知要让安培力为图示方向,则导线中电流方向应由M指向N,A错误;BCD.由于与00距离相等位置的;混度大小相等且不随时间变化,有Sine=%,F=mgcosD,则可看出Sin川.流I成正比,mg当I增大时增
5、大,则Cos减小,静止后,导线对悬线的拉力FT减小,BC错误、D正确。故选D。4. (2022浙江高考真题)利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素,导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流/的大小,然后保持电流,不变,改变导线通电部分的长度L得到导线受到的安培力尸分别与/和L的关系图象,则正确的是()【答案】B【详解】根据F=BlL,可知先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流I的大小,则F-I图象是过原点的直线。同理保持电流I不变,改变通过电部分的长度L,则F-L图象是过原点的直线。故选B.5. (2021重庆高考真题)(多选)某同学设计了一种天平,其
6、装置如图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定,圆线圈P与、N共轴且平行等距。初始时,线圈M、N通以等大反向的电流后,在线圈P处产生沿半径方向的磁场,线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后,要使线圈P仍在原位置且天平平衡,可能的办法是()A.若尸处磁场方向沿半径向外,则在P中通入正向电流B.若P处磁场方向沿半径向外,则在P中通入负向电流C.若尸处磁场方向沿半径向内,则在P中通入正向电流D.若P处磁场方向沿半径向内,则在P中通入负向电流【答案】BC【详解】AB.当左托盘放入重物后,要使线圈P仍在原位置且天平平衡,则需要线圈P需要受到竖直向下的安培力,若P处磁场
7、方向沿半径向外,由左手定则可知,可在P中通入负向电流,故A错误,B正确;CD.若P处磁场方向沿半径向内,由左手定则可知,可在P中通入正向电流,故C正确,D错误。故选BCo6. (2021江苏高考真题)在光滑桌面上将长为万L的软导线两端固定,固定点的距离为2L,导线通有电流I,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导线中的张力为()A.BILB.2BILC.BiLD.2BlL【答案】A【详解】从上向下看导线的图形如图所示F导线的有效长度为2L,则所受的安培力大小尸=28/3设绳子的张力为T,由几何关系可知T=解得T=BlL,故A正确,BCD错误。故选A.7. (2021广东高考真题)
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