第一部分 专题三 考点2　磁场、带电粒子在磁场中的运动-【金版教程】2023高考物理大二轮刷题首选卷课件PPT（新教材）

考点2　磁场、 带电粒子在磁场中的运动 1 经典特训题组 2 真题调研题组 27 模拟冲刺题组 87 本课结束 128 1．(2018·全国卷Ⅱ)(多选)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为 eq \f(1,3)B0和 eq \f(1,2)B0，方向也垂直于纸面向外。则(　　) A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为 eq \f(7,12)B0 B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为 eq \f(1,12)B0 C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为 eq \f(1,12)B0 D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为 eq \f(7,12)B0 答案　AC 解析　L1在a、b两点产生的磁场磁感应强度大小相等，设为B1，方向都垂直于纸面向里，而L2在a点产生的磁场磁感应强度大小设为B2，方向垂直纸面向里，在b点产生的磁场磁感应强度大小也为B2，方向垂直纸面向外，规定向外为正方向，根据矢量叠加原理可知B0－B1－B2＝ eq \f(1,3)B0，B2＋B0－B1＝ eq \f(1,2)B0，联立这两式可解得：B1＝ eq \f(7,12)B0，B2＝ eq \f(1,12)B0，故A、C正确。 2. (多选)电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比，通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。设弹体只受安培力作用，现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是(　　) A．只将轨道长度L变为原来的2倍 B．只将电流I增加到原来的2倍 C．只将弹体质量减小到原来的一半 D．将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变 答案　BD 解析　设B＝kI，轨道之间距离为d，则发射过程中，安培力做功WA＝BId·L＝kI2dL，由动能定理有kI2dL＝ eq \f(1,2)mv2，得v＝I eq \r(\f(2kdL,m))。要使弹体的出射速度增加至原来的2倍，可采用的办法是只将轨道长度L变为原来的4倍，或只将电流I增加到原来的2倍，或只将弹体质量减小到原来的 eq \f(1,4)，或将弹体质量减小到原来的一半，同时轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变，A、C错误，B、D正确。 3.如图所示，来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后，粒子将绕地磁场的磁感线做螺旋运动，形成范艾伦辐射带。螺旋运动中回转一周的时间称为周期，回转一周前进的距离称为螺距。忽略带电粒子之间以及带电粒子与空气分子之间的相互作用，也不考虑地球引力及地球自转影响，带电粒子向地磁场两极运动的过程中，下列说法正确的是(　　) A．粒子运动的速率逐渐变大 B．粒子运动的周期不变 C．粒子螺旋运动的半径不变 D．粒子螺旋运动的螺距逐渐变小 答案　D 解析　由于粒子运动过程中只受洛伦兹力作用，且洛伦兹力不做功，则粒子运动的速率总保持不变，故A错误；由于带电粒子向地磁场两极运动的过程中，磁感应强度越来越大，根据周期公式T＝ eq \f(2πm,qB)可知周期逐渐变小，故B错误；粒子的速度垂直于磁场方向的分量v⊥大小不变，而磁感应强度变大，根据轨道半径公式r＝ eq \f(mv⊥,qB)可知，粒子螺旋运动的半径变小，故C错误；粒子速度与磁场方向平行的分速度v∥不受洛伦兹力影响，则粒子在该方向做匀速运动，螺旋运动的螺距为x＝v∥T，周期T逐渐变小，则粒子螺旋运动的螺距逐渐变小，故D正确。 4. (多选)如图所示，半径为R的 eq \f(1,4)圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，过(－2R，0)点垂直x轴放置一线形粒子发射装置，能在0<y<R的区间内各处沿x轴正方向同时发射出速度均为v、带正电的同种粒子，粒子质量为m，电荷量为q。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。若某时刻粒子被装置发射出后，经过磁场偏转恰好击中y轴上的同一点，则下列说法中正确的是(　　) A．粒子击中点距O点的距离为R B．磁场的磁感应强度为 eq \f(mv,qR) C．粒子离开磁场时速度方向相同 D．粒子从离开发射装置到击中y轴所用时间t的范围为 eq \f(2R,v)＜t< eq \f(（2＋π）R,2v) 答案　ABD 解析　由题意，某时刻发出的粒子都击中y轴上同一点，则若发射装置由y＝R处射出粒子，只能击中(0，R)，则击中的同一点只能