专题20 洛伦兹力和带电粒子在磁场中的运动——历年高考物理真题精选之黄金30题

历年高考物理真题精选之黄金30题 专题20 洛伦兹力和带电粒子在磁场中的运动 一、单选题 1．（2012·广东·高考真题）质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图两种虚线所示，下列表述正确的是 A．M带负电，N带正电 B．M的速度率小于N的速率 C．洛伦磁力对M、N做正功 D．M的运行时间大于N的运行时间 【答案】 A 【解析】 A．由左手定则可知，M带负电，N带正电，选项A正确． B．由可知，M的速度率大于N的速率，选项B错误； C．洛伦磁力对M、N都不做功，选项C错误； D．由可知，M的运行时间等于N的运行时间，选项D错误． 2．（2013·安徽·高考真题）图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是（　　） A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 【答案】 B 【解析】 带电粒子在磁场中受洛伦兹力，磁场为4根长直导线在O点产生的合磁场，根据右手定则，a在O点产生的磁场方向为水平向左，b在O点产生磁场方向为竖直向上，c在O点产生的磁场方向为水平向左，d在O点产生的磁场方向竖直向下，所以合场方向水平向左．根据左手定则，带正电粒子在合磁场中洛伦兹力方向向下．故选B． 3．（2016·全国·高考真题）平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q>0）。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】 D 【解析】 带电粒子在磁场中做圆周运动 轨道半径为 r＝ 轨迹与ON相切，画出粒子的运动轨迹如图所示，由于 ＝2rsin30°＝r 故△AO′D为等边三角形，∠O′DA＝60°，而∠MON＝30°，则∠OCD＝90°，故CO′D为一直线 ＝＝2＝4r＝ 故选D。 4．（2019·全国·高考真题）如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限．粒子在磁场中运动的时间为 A． B． C． D． 【答案】 B 【解析】 运动轨迹如图： 即运动由两部分组成，第一部分是个周期，第二部分是个周期， 粒子在第二象限运动转过的角度为90°，则运动的时间为；粒子在第一象限转过的角度为60°，则运动的时间为；则粒子在磁场中运动的时间为：，故B正确，ACD错误．. 5．（2019·全国·高考真题）如图，边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外．ab边中点有一电子发源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子．已知电子的比荷为k．则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为 A．， B．， C．， D．， 【答案】 B 【解析】 a点射出粒子半径Ra= =，得：va= =， d点射出粒子半径为 ，R= 故vd= =，故B选项符合题意 6．（2012·安徽·高考真题）如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成600角．现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为（ ） A． B． C． D． 【答案】 B 【解析】 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有，解得粒子第一次通过磁场区时的半径为，圆弧 AC所对应的圆心角∠ AO′ C＝60°，经历的时间为（ T为粒子在匀强磁场中运动周期，大小为，与粒子速度大小无关）；当粒子速度减小为 v/3后，根据知其在磁场中的轨道半径变为 r/3，粒子将从 D点射出，根据图中几何关系得圆弧 AD所对应的圆心角∠ AO″ D＝120°，经历的时间为．由此可知B项正确． 7．（2015·全国·高考真题）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的 A．轨道半径减小，角速度增大 B．轨道半径减小，角速度减小 C．轨道半径增大，角速度增大 D．轨道半径增大，角速度减小 【答案】 D 【解析】 由于磁场方向与速