专题07 环形边界磁场模型-2023年高考物理磁场常用模型最新模拟题精练

2023年高考物理《磁场》常用模型最新模拟题精练 专题7. 环形边界磁场问题 1． 选择题 1. ．(2023广东重点高中期末)地磁场能有效抵御宇宙射线的侵入，赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，方向垂直该剖面，如图所示。图中给出了速度在图示平面内，从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的微观带电粒子（不计重力）在地磁场中的三条运动轨迹a、b、c，且它们都恰不能到达地面。则下列相关说法中正确的是（　　） A．沿a轨迹运动的粒子带负电 B．若沿a、c两轨迹运动的是比荷相同的粒子，则c粒子的速率更大 C．某种粒子运动轨迹为a，若它速率不变，只是改变射入地磁场的速度方向，则只要其速度在图示平面内，粒子可能到达地面 D．某种粒子运动轨迹为b，若它以相同的速率在图示平面内沿其他方向入射，则有可能到达地面 2. （2021辽宁模拟预测12）据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动，使之束缚在某个区域内．如图所示，环状磁场的内半径为，外半径为，被束缚的带电粒子的比荷为k，若中空区域内带电粒子均具有沿半径方向的速度，速度大小为v．中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为的区域内，则环状区域内匀强磁场的磁感应强度最小值为（　　） A． B． C． D． 3. （2021年5月安徽滁州重点中学押题卷）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置--中国环流器二号M装置在成都建成并实现首次放电，该装置通过磁场将粒子约束在小范围内实现核聚变。其简化模型如图所示，核聚变主要原料氕核和氘核均从圆心O沿半径方向射出，被约束在半径为R和两个同心圆之间的环形区域，该区域存在与环面垂直的匀强磁场。则下列说法正确的是 A. 若有粒子从该约束装置中飞出，则应减弱磁场的磁感应强度 B. 若两种粒子在磁场中做圆周运动的半径相同，则两种粒子具有相同的动能 C. 若两种粒子从圆心射出到再次返回圆心的时间相同，则两种粒子具有相同的动量 D. 若氘核在磁场中运动的半径，则氘核不会从该约束装置中飞出 4.(2020·陕西西安中学高三第三次模拟)据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动，使之束缚在某个区域内．如图7所示，环状磁场的内半径为R1，外半径为R2，被束缚的带电粒子的比荷为k，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度，速度大小为v.中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为R2的区域内，则环状区域内磁场的磁感应强度大小可能是(　　) 图7 A. B. C. D. 5. (2020河南天一大联考期末考试)如图所示，磁场的边界是两个同心圆，内圆的半径为r磁场方向垂直纸面向甩，磁感应强度大小为B，A是内侧边界上的一点。在圆心O处沿平行纸面方向射出一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，粒子速度方向与OA成60°角，粒子经磁场第一次偏转后刚好从A点射出磁场，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A. 粒子一定带正电 B. 粒子第一次在磁场中运动的时间为 C. 粒子运动的速度大小为 D. 磁场外边界圆的半径至少为r 6.(2023重庆名校联考)如图所示,大圆的半径为2R,同心的小圆半径为R,在圆心处有一个放射源,可以向平面内的任意方向发射质量为m、电荷量为q、最大速率为v的带电粒子(粒子不计重力),为了不让带电粒子飞出大圆以外,可以在两圆之间的区域内加一个垂直于纸面向里的匀强磁场,该磁场磁感应强度的最小值是(　　) A. B. C. D. 7．（6分）（2023湖北武汉名校联考）如图所示，真空中，垂直于纸面向里的匀强磁场只在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界），两圆的半径分别为R、3R，圆心为O．一重力不计的带正电粒子从大圆边缘的P点沿PO方向以速度v1射入磁场，其运动轨迹如图，轨迹所对的圆心角为120°．若将该带电粒子从P点射入的速度大小变为v2时，不论其入射方向如何，都不可能进入小圆内部区域，则v1：v2至少为（　　） A． B． C． D．2 二．计算题 1． (2022江苏四市二模) (15分)如图所示，某行星的赤道线，半径为R，在其赤道平面上，行星产生的磁场可以近似看成以行星中心为圆心、半径为3R的有界匀强磁场，磁感应强度为B.太阳耀斑爆发时，向该行星持续不断地辐射大量电量为q、质量为m的带正电的粒子，粒子速度方向平行，垂直于AB，速度大小介于某一范围．已知从A点射入磁场的带电粒子在磁场作用下恰能到达赤道线下半圆弧上的各点．不计一切阻力． (1) 求带电粒子的速度范围； (2) 求带电粒子从磁场边缘