课时巩固练(11) 磁场及带电粒子在磁场中的运动 (专题微练Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2024新高考物理大二轮专题复习（Word版）

课时巩固练(11)　磁场及带电粒子在磁场中的运动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 基础巩固练 1.已知通电直导线在其延长线上产生的磁感应强度大小为零，通电环形导线在其圆心处产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与环形的半径成反比，即B=k，k为比例系数。现有两段四分之一圆弧导线和两段直导线组成的闭合回路如图所示，O为两段圆弧的共同圆心，大、小圆弧的半径分别为r大和r小，回路中通有电流I，则圆心O处磁感应强度的大小和方向分别为 (　　) A.kI，垂直纸面向外 B.kI，垂直纸面向里 C.，垂直纸面向外 D.，垂直纸面向里 解析　由电流方向及安培定则可知，大、小圆弧在圆心O处产生的磁场方向相反，分别垂直纸面向里、垂直纸面向外，由题可知，小圆弧产生的磁场的磁感应强度大于大圆弧产生的，故圆心处磁感应强度的方向为垂直纸面向外;题中大、小圆弧均为四分之一圆弧，故圆心处磁感应强度的大小为B=，C项正确。 答案　C 2.如图所示，三根长为L，电流大小均为I的直线电流在空间构成等边三角形，其中A、B电流的方向均垂直纸面向外，C电流的方向垂直纸面向里。A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面上且处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力为 (　　) A.0 B.B0IL，方向水平向右 C.B0IL，方向水平向左 D.B0IL，方向水平向左 解析　如图所示，导线A、B中电流在导线C处产生的磁感应强度的大小都为B0，根据右手螺旋定则和平行四边形定则得B合=B0，由左手定则可知，导线C所受的安培力方向水平向右，大小为FA=B0IL，由于导线C位于水平面处于静止状态，故导线C受到的摩擦力大小为B0IL，方向水平向左，D项正确。 答案　D 3.如图所示，有一等腰直角三角形AOC，直角边长为3d，AOC区域范围内(包含边界)存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的正粒子可在直角边AO上的不同位置垂直边界、垂直磁场射入，入射速度大小为，D、E是AO边界上的两点(图中未画出)，AD=EO=0.5d，不计粒子重力，则 (　　) A.粒子在磁场中做圆周运动的半径为2d B.粒子从距A点(+1)d处射入，恰好不从AC边界出射 C.从D点射入的粒子，在磁场中运动的时间为 D.从E点射入的粒子，在磁场中运动的时间为 解析　粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，可得qvB=m，解得r==d，A项错误;粒子刚好不从AC边界射出磁场区域的运动轨迹如图甲所示，轨迹恰好与AC相切，根据几何关系可得，此时入射点到A的距离为x=(-1)d，即入射点到A点距离大于(-1)d的粒子都不能从AC边界射出磁场，B项错误;从D点射入的粒子，运动轨迹为半圆，如图乙，则时间为t==，在E点入射的粒子运动轨迹如图乙，由几何关系可知cos θ==0.5，则圆心角为60°，在磁场中运动的时间为t'=T=，C项错误，D项正确。 　　 甲 乙 答案　D 4.如图，半径为R的圆心区域中充满了垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，一不计重力的带电粒子从图中A点以速度v0垂直磁场射入，速度方向与半径方向成45°角，当该粒子离开磁场时，速度方向恰好改变了180°，下列说法正确的是 (　　) A.该粒子带正电 B.该粒子的比荷为 C.该粒子出磁场时速度方向的反向延长线通过O点 D.该粒子在磁场中的运动时间为 解析　 由题意知该粒子离开磁场时，速度方向恰好改变了180°，粒子一定向下偏转，由左手定则可知粒子带负电，A项错误;粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系可知粒子的轨道半径为r=R，结合v0B=m，解得=，B项错误;由运动轨迹可知，该粒子出磁场时速度方向的反向延长线不通过O点，C项错误;该粒子在磁场中的运动时间为t=T=×=，D项正确。 答案　D 5.(多选)一匀强磁场垂直于xOy平面，分布在一个圆形区域内。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，某时刻经过原点O，速度大小为v，方向沿x轴正方向，后来经过y轴上点P时，速度方向与y轴正方向的夹角为30°，P到O的距离为d，如图所示。若粒子重力忽略不计，点O在磁场中。则粒子从点O到P的时间t和磁场区域的最小半径Rmin分别为 (　　) A.t= B.t= C.Rmin= D.Rmin= 解析　粒子运动轨迹如图所示，由几何关系可知d=+r，粒子运动半径和圆心角分别为r=，α=120°，粒子从点O到P的时间为t=×+=，A项正确，B项错误;磁场区域的直径等于粒子圆周运动的弦长时，磁场面积最小，则Rmin==，C项正确，D项错误。 答案　AC 6.(多选)空间存在两个垂直于xOy平面的匀强磁场，y轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为2B0、3B0。质量为m、电荷量为q的粒子从原点O沿x