2024届高三物理二轮复习专题突破练9：磁场及带电粒子在磁场中的运动

专题突破练9 磁场及带电粒子在磁场中的运动 一、选择题 1.如图1，匀强磁场的磁感应强度大小为B0、方向垂直于纸面向里，无限长通电直导线位于纸面内，在纸面内的M、N位于导线两侧，其连线与导线垂直，且M、N两点到导线的距离之比为6∶5。经测量，N点的磁感应强度大小是M点磁感应强度大小的2倍，且方向相同。已知无限长通电直导线在真空中某点产生的磁感应强度大小为B＝k，其中k为常量，I为通电直导线中的电流，r为该点到导线的距离，则无限长通电直导线在M点产生的磁感应强度大小为(　　) 图1 A.B0 B.B0 C.B0 D.B0 2.在光滑水平桌面上将长为πl的软导线两端固定，固定点的距离为2l，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为(　　) A.IlB B.2IlB C.πIlB D.2πIlB 3.某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为0.5 m，磁感应强度大小为1.12 T，质子加速后获得的最大动能为1.5×107 eV。根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为(忽略相对论效应，1 eV＝1.6×10－19 J)(　　) A.3.6×106 m/s B.1.2×107 m/s C.5.4×107 m/s D.2.4×108 m/s 4.电磁炮的原理如图2所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，导轨平面内具有垂直于导轨平面的匀强磁场，带有炮弹的金属框架垂直放在导轨上，且始终与导轨保持良好接触。已知磁场的磁感应强度大小为B，电源的内阻为r，两导轨间距为L，金属框架和炮弹的总质量为m，金属框架的电阻为R。通电后，炮弹随金属框架滑行距离s后获得的发射速度为v。不计空气阻力、金属框架与导轨间的摩擦和导轨电阻，不考虑金属框架切割磁感线产生的感应电动势，下列说法正确的是(　　) 图2 A.匀强磁场的方向竖直向下 B.金属框架受到的安培力大小为F＝ C.通过金属框架的电流为I＝ D.电源的电动势为E＝ 5.(多选)如图3所示，O点为两个半圆的圆心，两个半圆间的区域内(含边界)有垂直纸面向外的磁场(图中没有画出)，磁感应强度大小与到圆心O的距离成反比。粒子a、b从左边入口进入，分别沿着内半圆和外半圆做匀速圆周运动。已知内、外半圆的半径之比为1∶2，粒子a、b的质量之比为1∶2，电量之比为1∶2，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。下列说法中正确的是(　　) 图3 A.粒子a、b的速度大小之比为1∶1 B.粒子a、b的速度大小之比为1∶2 C.粒子a、b在磁场中运动时间之比为1∶1 D.粒子a、b在磁场中运动时间之比为2∶1 6.(多选)如图4所示，一带电粒子以初速度v0沿x轴正方向从坐标原点O射入，并经过点P(a>0，b>0)。若上述过程仅由方向平行于y轴的匀强电场实现，粒子从O到P运动的时间为t1，到达Р点的动能为Ek1。若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现，粒子从O到P运动的时间为t2，到达Р点的动能为Ek2。下列关系式正确的是(　　) 图4 A.t1<t2 B.t1> t2 C.Ek1<Ek2 D.Ek1>Ek2 7.(多选)(2023·河南名校联考)如图5，圆心在O点、半径为R的圆形区域内有磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一电荷量为＋q、质量为m的粒子垂直射入磁场区域，O到入射速度所在直线的距离为，已知粒子射出磁场时的方向与射入时的方向垂直，不计重力，则下列说法正确的是(　　) 图5 A.粒子在磁场中运动的时间t＝ B.粒子在磁场中运动的时间t＝ C.粒子在磁场中的速率v＝ D.粒子在磁场中的速率v＝ 8.(多选)如图6区域内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，CD和MN是两平行边界，区域宽度为d。许多质量为m、电荷量为＋q的粒子以相同速率、沿纸面内各个方向，由边界CD上的O点射入磁场，入射速度大小为。不考虑粒子间相互影响，不计粒子重力，磁场区域足够长，则(　　) 图6 A.粒子在磁场区域中运动的最长时间为 B.粒子在磁场区域中运动的最长时间为 C.粒子在磁场区域中运动的最短时间为 D.粒子在磁场区域中运动的最短时间为 9.如图7所示，直角三角形ABC区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，∠B＝90°，∠C＝30°。某种带电粒子(重力不计)以不同速率从BC边上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，粒子在磁场中运动轨迹半径分别为r1、r2，运动时间分别为t1、t2。下列说法正确的是(　　) 图7 A.粒子带正电 B.r1∶r2＝2∶1 C.v1∶v2＝3∶1 D.t1∶t2＝1∶4 10.如图8所示，MN是一