2020届高考物理复习磁场核心素养提升练二十七9.3带电粒子在复合场中的运动（含解析）新人教版

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1、带电粒子在复合场中的运动(45分钟　100分)(20分钟　50分)一、选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分，1～3题为单选题，4题为多选题)1.(2018·宿州模拟)根据电磁理论，半径为R、电流强度为I的环形电流中心处的磁感应强度大小B=k，其中k为已知常量。现有一半径为r，匝数为N的线圈，线圈未通电流时，加水平且平行于线圈平面、大小为BC的匀强磁场，小磁针指向在线圈平面内(不考虑地磁场)，给线圈通上待测电流后，小磁针水平偏转了α角。则(　　)A.待测电流在圆心O处产生的磁感应强度BO=BCsinαB.待测电流Ix的大小Ix=C.仅改变电流方向，小

2、磁针转向不会变化D.仅改变电流大小可以使小磁针垂直于线圈平面【解析】选B。所加磁场磁感应强度BC与待测电流在圆心O处产生的磁感应强度BO的关系如图所示，有：BO=BCtanα，A错误；由题意可知BO=k，解得Ix=，B正确；仅改变电流方向，环形电流产生的磁场的磁感应强度方向改变，小磁针转向发生变化，C错误；仅改变电流大小，环形电流产生的磁场的磁感应强度方向不变，大小改变，合场强不能与线圈平面垂直，小磁针也不能垂直于线圈平面，D错误。2.(2019·岳阳模拟)如图所示，粒子源P会发出电荷量相等的带电粒子，这些粒子经装置M加速并筛选后，能以相同的速度从A点垂

3、直磁场方向沿AB射入正方形匀强磁场ABCD，粒子1、粒子2分别从AD中点和C点射出磁场。不计粒子重力，则粒子1和粒子2(　　)A.均带正电，质量之比为4∶1B.均带负电，质量之比为1∶4C.均带正电，质量之比为2∶1D.均带负电，质量之比为1∶2【解析】选B。由图示可知，粒子刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向左，由左手定则可知，粒子带负电；设正方形的边长为L，由图示可知，粒子轨道半径分别为r1=L，r2=L，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB=m，m=∝r，则==，故B正确。3.如图所示，长方形abcd长ad=0.6m，

4、宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B=0.25T。一群不计重力、质量m=3×10-7kg、电荷量q=+2×10-3C的带电粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，则(　　)A.从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B.从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C.从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边D.从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边【解析】选D。由r=得带电粒子在匀强磁场中运动的半径r=0.3m，从Od边射入的

5、粒子，出射点分布在ab和be边；从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边，选项D正确。4.如图所示，MN是纸面内的一条直线，其所在空间充满与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场(场区都足够大)，现有一重力不计的带电粒子从MN上的O点以水平初速度v0射入场区，下列有关判断正确的是(　　)A.如果粒子回到MN上时速度增大，则空间存在的一定是电场B.如果粒子回到MN上时速度大小不变，则该空间存在的一定是磁场C.若只改变粒子的速度大小，发现粒子再回到MN上时与其所成夹角不变，则该空间存在的一定是磁场D.若只改变粒子的速度大小，发现粒子再回到MN所用的时

6、间不变，则该空间存在的一定是磁场【解析】选A、D。洛伦兹力对带电粒子不做功，不能使粒子速度增大，电场力可使带电粒子做功，动能增大，故选项A正确；若带电粒子以与电场线平行的速度v0射入，粒子返回速率不变，故选项B错误；如果是电场，只要MN是等势面即可，故选项C错误；由T=可知，粒子在磁场中运动的时间与速率无关，故选项D正确。二、计算题(本题共18分，写出规范的答题步骤)5.如图所示，边长L=0.2m的正方形abcd区域(含边界)内，存在着垂直于区域的横截面(纸面)向外的匀强磁场，磁感应强度B=5.0×10-2T。带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E(

7、不考虑金属板在其他区域形成的电场)，MN放在ad边上，两板左端M、P恰在ab边上，两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。EF中间有一小孔O，金属板长度、板间距、挡板长度均为l=0.1m。在M和P的中间位置有一离子源S，能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子，离子的电荷量均为q=3.2×10-19C，质量均为m=6.4×10-26kg。不计离子的重力，忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反弹。(1)当电场强度E=104N/C时，求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。(2)电场强度取值在一定范围时，可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从

8、bc边射出，求满足条件的电场强度的范围。【解析】(1)穿过孔O的离子在金属板间需