专题集训卷三 洛伦兹力与圆周运动-【直击双1流·名校名卷清北卷】2023-2024学年新教材高二物理必修同步单元卷（人教版2019）

专题集训卷三 　 洛伦兹力与圆周运动 建议时间:90 分钟 　 试卷满分:100 分 　一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48 分。 第 1 ~ 8题每题只有一个选项符合题 目要求,第 9 ~ 12 题每题有多个选项符合 题目要求。 全部选对的得 4 分,选对但不 全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分) 1. 两个电荷量相等的粒子在同一匀强磁场中仅 受洛伦兹力而做匀速圆周运动,则 (　 　 ) A. 若两粒子的速率相等,则半径必相等 B. 若两粒子的动能相等,则周期必相等 C. 若两粒子的质量相等,则周期必相等 D. 若两粒子的角速度相等,则半径必相等 2. 如图所示, 矩形 MNQP 区域内存在一垂直纸面 向里的匀强磁场, 质量 和带电荷量都相等(电 性未知) 的粒子 a、b、c 以不同的速率从 O 点沿纸面并垂直 PQ 的 方向射入磁场,图中实线是它们的运动轨 迹。 已知 O 是 PQ 的中点,不计粒子重力 及粒子间的相互作用, 下列说法中正确 的是 (　 　 ) A. 射入磁场时粒子 a 的速率最小 B. 粒子 a 带负电,粒子 b、c 均带正电 C. 粒子 a 在磁场中运动的周期最小 D. 粒子 c 在磁场中运动的时间最长 3. 如图所示为核聚变中磁约 束的托卡马克装置的简化 示意图, 圆环状匀强磁场 区域的内半径为 R1, 外半 径为 R2, 磁感应强度大小 为 B,方向垂直环面,中空区域内带电粒子 的质量均为 m、电荷量均为 q,具有各个方 向的速度。 欲使带电粒子约束在半径为 R2 的区域内, 则带电粒子的最大速度为 (不计粒子重力及粒子间的相互作用) (　 　 ) A. qB(R2 - R1) m B. qB(R2 - R1) 2m C. qB(R22 - R21) 2mR1 D. qB(R22 - R21) 2mR2 4. 如图所示,直角三 角形 ABC 区域内 存在一垂直纸面 向里的匀强磁场, 其 中∠B = 90°, ∠C = 30°。 某种带电粒子(重力不计) 以 不同的速率从BC边上的D点垂直BC边射 入磁场,速率为 v1 时粒子垂直AC边射出磁 场,速率为 v2 时粒子从 BC 边射出磁场,且 运动轨迹恰好与 AC 边相切。 设粒子在磁 场中运动的轨迹半径分别为 r1、r2,运动时 间分别为 t1、t2。 不计粒子间的相互作用, 则下列说法正确的是 (　 　 ) A. 粒子带正电 B. r1􀏑r2 = 2􀏑1 C. v1􀏑v2 = 3􀏑1 D. t1􀏑t2 = 1􀏑4 5. 四个带电粒子的电荷量和质量分别为 ( + q,m)、( + q,2m)、 ( + 3q,3m)、 ( - q, m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿 x 轴正方向射入匀强磁场中,磁场方向与 坐标平面垂直。 不计粒子重力,下列描绘 这四个粒子运动轨迹的图像中可能正确 的是 (　 　 ) A. B. C. D. 6. 如图所示,真空室内存在 磁感应强度大小为 B = 0. 30 T、方向垂直纸面向 里的匀强磁场。 磁场内 有一块足够大的平面感光板 ab,板面与磁 场方向平行,一点状的 α 粒子放射源 S 在 到 ab 的距离为 l = 32 cm 处向纸面内各个 方向发射 α 粒子。 已知 α 粒子的速度大小 均为 v = 3. 0 × 106 m / s,比荷为 q m = 5. 0 × 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·37· 107 C / kg,不计 α粒子的重力及 α粒子间的 相互作用。 则感光板 ab 上被 α 粒子打中 区域的长度为 (　 　 ) A. 20 cm B. 25 cm C. 30 cm D. 40 cm 7. 如图所示,矩形 ABCD内 存在一垂直纸面向里的 圆形匀强磁场区域(未 画出),已知 AB 边长为 4L,BC 边长为 6L,E是BC边的中点。 一质 量为 m、电荷量为 + q 的粒子从 A 点沿 AE 方向以速度 v0 进入矩形区域,恰能从 D 点 沿 ED 方向射出矩形区域。 不计粒子重 力,则此磁场的磁感应强度的最小值为 (　 　 ) A. 5mv0 16qL 　 　 B.