磁场 选择题专项强化练习 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 高中物理一轮复习磁场板块专项训练，通过4个小专题30道选择题，系统覆盖安培力平衡、磁场边界运动及科技应用，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |安培力平衡|6题|静态平衡、动态范围、最小磁场|从受力分析到临界条件，构建力学-电磁学综合模型| |直线边界磁场|6题|半圆轨迹、角度关联、多解问题|结合几何关系深化洛伦兹力圆周运动规律| |圆形边界磁场|6题|磁聚焦、最小面积、环形磁场|通过边界条件拓展带电粒子运动模型| |科技应用|12题|质谱仪、回旋加速器、电磁流量计|从原理到实际应用，体现科学态度与责任|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 磁 场 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　安培力作用下导体的平衡与非平衡问题 1.C　[金属棒通电后两软绳上的拉力均等于金属棒重力的,所以两软绳的总拉力大小为mg,由平衡条件可知,此时金属棒受到的安培力方向竖直向下,大小为F安=mg,故A错误;由左手定则可知,磁场的方向为垂直纸面向外,故B错误;由F安=mg=IlB,得磁场的磁感应强度大小为B=,故C正确;若仅改变金属棒中的电流方向,则安培力的方向变为竖直向上,此时两软绳的拉力大小均为F=(mg-F安)=mg,故D错误。] 2.D　[当导线静止在图(a)右侧位置时,对导线受力分析,可知要让安培力为图示方向,则导线中电流方向应由M指向N,A错误;由于与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化,有sin θ=,FT=mgcos θ,则可看出sin θ与电流I成正比,当I增大时θ增大,则cos θ减小,静止后,由牛顿第三定律知FT'=FT,即导线对悬线的拉力FT'减小,B、C错误,D正确。] 3.A　[设金属棒质量为m,则开关S闭合前,由平衡条件可知F1=mgsin θ,闭合后F2=mgsin θ+IL·Bcos θ,联立解得B=,故A正确;安培力有沿斜面向下的分量,电流方向从b到a,由左手定则可知,磁场方向竖直向下,故B错误;由左手定则可知,ab棒所受安培力方向水平向左,故C、D错误。] 4.C　[根据右手螺旋定则可以判断两导轨间的磁场方向垂直纸面向外,A错误;根据左手定则可判断出两导轨间的安培力是斥力,B错误;根据牛顿第二定律有a=,炮弹受到的安培力为F=IdB=kI2d,可得a=,C正确;根据动能定理,有W安=ΔEk,即IdB·l=Ekm-0,可得Ekm=kI2dl,D错误。] 5.C　[对导体棒受力分析,根据平衡条件及闭合电路欧姆定律可得,安培力最大时有I1L0B=mgsin θ+μmgcos θ,I1=,解得滑动变阻器接入电路的最小值R1=1.6 Ω,安培力最小时有I2L0B=mgsin θ-μmgcos θ,I2=,解得滑动变阻器接入电路的最大值R2=16 Ω,故C正确。] 6.D　[根据闭合电路欧姆定律可得I=,解得I=1 A,A错误;对导体棒受力分析,导体棒所受绳子的拉力FT=Mg=3 N,导体棒所受安培力F安=ILB=2 N,由于导体棒处于静止状态,所以导体棒所受摩擦力向左,根据平衡条件有μmg+ILB=Mg,解得μ=0.5,B错误;磁感应强度增加一倍,则F安1=2ILB=4 N,根据受力情况可知摩擦力方向变为向右,大小为Ff=4 N-3 N=1 N,C错误;对导体棒受力分析,如图所示。水平方向有FAsin θ+Ff=FT,竖直方向有FAcos θ+mg=FN,又有Ff=μFN,解得FA==,其中tan α=μ,由此可知,FA的最小值为= N,根据FA=ILBmin,解得磁感应强度的最小值Bmin= T,D正确。] 小专题2　带电粒子在直线边界磁场中的运动 1.A　[由左手定则可知,M带负电,N带正电,A正确;由R=可知,M的速率大于N的速率,B错误;洛伦兹力对M、N都不做功,C错误;由T=可知,M的运行时间等于N的运行时间,D错误。] 2.A　[电子1、2在磁场中都做匀速圆周运动,根据题意画出两电子的运动轨迹,如图所示,电子1垂直边界射入磁场,从b点离开,则运动了半个圆周,ab即为直径,c点为圆心;电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场,根据半径r=可知,电子1和2的半径相等,根据几何关系可知,△aOc为等边三角形,则电子2转过的圆心角为60°,所以电子1运动的时间t1==,电子2运动的时间t2==,所以=3,故A正确,B、C、D错误。] 3.D　[设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,根据牛顿第二定律有qvB=m,解得R=,设a、b、c三点的坐标分别为x1、x2、x3。如图所示,当θ=45°时,若粒子从a点射出磁场,根据几何关系有x1=R1=,若粒子从b点射出磁场,根据几何关系有x2=R2=,当θ=60°时,粒子从c点射出磁场,根据几何关系有x3=R3=,并且2x3=x1+x2,解得v3=(v1+v2),故D正确。] 4.A　[粒子恰好垂直于y轴射出磁场,做两速度的垂线交点为圆心O1,轨迹如图所示,由几何关系可知OO1=atan 30°=a,R==a,因圆心的坐标为,则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为x2+=a2,故A正确;由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得带电粒子在磁场中运动的速率为v=,因轨迹圆的半径R可求出,但磁感应强度B未知,则无法求出带电粒子在磁场中运动的速率,故B、D错误;带电粒子转过的圆心角为π,而周期为T==,则带电粒子在磁场中运动的时间为t=T=,因磁感应强度B未知,则运动时间无法求得,故C错误。] 5.C　[粒子运动轨迹如图所示,在磁场中,根据洛伦兹力提供向心力有qvB=m,可得粒子做圆周运动的半径r=,根据几何关系可得P点至O点的距离LPO=r+=(1+),故C正确。] 6.BC　[根据题意,从c点沿cb方向射入磁场的粒子,恰好垂直于边界ab射出磁场,轨迹如图甲所示。根据几何关系可知,a点为粒子运动轨迹的圆心,则粒子做圆周运动的半径为r=L,由洛伦兹力提供向心力有qv0B=m,联立解得v0=,故A错误;粒子从a点射出磁场, 根据题意,粒子的运动轨迹如图乙所示。根据几何关系可知∠O1ca=60°,α=60°,即粒子在c点的速度方向与bc夹角为60°,故B正确;根据题意,与bc夹角为45°入射的粒子在磁场中的运动轨迹如图丙所示。根据几何关系可知,粒子运动轨迹所对圆心角为45°, 则粒子在磁场中的运动时间为t=×=,故C正确;根据题意可知,所有从ab边界出射的粒子中在磁场中运动轨迹对应的弦长最短的情况为弦与ab垂直,此时粒子运动的时间最短,最短时间的运动轨迹为弧线cd,如图丁所示。 根据几何关系可得sin ==,又cos θ=1-2sin2=>,则θ<,结合C选项分析可知,从ab边界射出的粒子中在磁场中运动的最短时间tmin<,故D错误。] 小专题3　带电粒子在圆形边界磁场中的运动 1.B　[由几何关系可知电子运动轨迹如图甲所示,则电子在磁场中做圆周运动的半径为2R,由洛伦兹力提供向心力可得ev0B=m,解得磁感应强度大小为B=,电子穿过磁场速度大小不变,角度偏转了60°,如图乙所示,则速度变化量为v0,故B正确。] 2.C　[粒子的轨迹如图所示,根据洛伦兹力提供向心力可得qvB=m,解得v=,由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同,在同一磁场中,c粒子的轨道半径最大,所以c粒子速率最大,c粒子所受的洛伦兹力最大,故A、B错误;粒子做圆周运动的周期均为T=,即Ta=Tb=Tc,粒子在磁场中运动时间t=T=×,由图可知c粒子转过的圆心角最小,则c粒子在磁场中运动的时间最短,故C正确,D错误。] 3.AC　[带电粒子在磁场中两次运动的轨迹如图所示。由带电粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,则r=,可知r1∶r2=3∶1,故A正确,B错误;由几何关系可得r1=,r2=r1,设粒子第二次转过的圆心角为2θ,则tan θ=,故θ=60°,则由t=×可知,t1∶t2=θ∶2θ=1∶2,故C正确,D错误。] 4.A　[设磁场的磁感应强度大小至少为Bmin,该粒子在磁场中做匀速圆周运动的最大半径为rmax,要使粒子进入圆环区域后不能从外侧离开,由洛伦兹力提供向心力有qvBmin=m,根据几何关系可得+r2=(R-rmax)2,其中=k,联立解得Bmin=,故A正确。] 5.ABD　[带电粒子往下偏转,由左手定则可知,带电粒子带负电,故A正确;所有粒子恰能全部汇聚于圆周上的C点,作出运动轨迹如图所示,根据几何关系可知,图中四边形为菱形,则粒子在磁场中运动轨迹的半径等于区域圆的半径,则有qvB=m,解得v==kBR,故B正确;当粒子流按如图所示的方式入射时,所经过区域面积最小,最小面积Smin=2×(-R·)=R2,故C错误,D正确。] 6.AC　[由洛伦兹力提供向心力得qv0B=m,解得R=,运动轨迹如图所示。若是圆形区域磁场,则以CD为直径的圆面积最小,由几何关系得CD=R,故最小面积为Smin=πr2=π=π,A正确,B错误;若是矩形区域磁场,则以CD为长,以圆弧最高点到CD的距离h为宽时,矩形的面积最小,由几何关系得h=R-R=R,所以矩形区域磁场最小面积为Smin'=Rh=R2=,C正确,D错误。] 微专练4　洛伦兹力在现代科技中的应用 1.A　[由左手定则可知,题图所示左侧通电导线受到的安培力方向向下,A正确;a、b两点的磁感应强度大小相同,但是方向不同,B错误;磁感线是闭合的曲线,则圆柱内的磁感应强度不为零,C错误;因c点处的磁感线较d点密集,所以c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度,D错误。] 2.A　[质子H)以速度v0自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线做匀速直线运动,其受到向上的洛伦兹力和向下的电场力,满足qv0B=qE,解得v0=,即质子的速度满足速度选择器的条件;故速度为v0的粒子可以自O点沿中轴线射入,能够做匀速直线运动,A正确。] 3.B　[原子核经过电场要加速,原子核带正电,所以下极板S2比上极板S1电势低,故A错误;原子核加速过程,根据动能定理得qU=mv2,原子核在磁场中做圆周运动时有qvB=m,联立解得r=H原子核与H原子核相比,电荷量q相同,质量较大,所以圆周运动半径较大,则H原子核最终打在D点左侧,故B正确;由r=可知,若只增大加速电压U,则半径r增大,该粒子最终打在D点左侧;若只增大磁感应强度B,则半径r减小,该粒子最终打在D点右侧,故C、D错误。] 4.A　[粒子在加速电场中有qU=m,在磁场中做圆周运动时有qv0B0=m,联立解得加速电场的极板间电势差U=,A正确;速度选择器中满足qE=qv0B,可得匀强磁场的磁感应强度为B=,B错误;根据qv0B0=m,可得带电粒子的比荷=,C错误;若带电粒子打在MN上后能以原速率反弹,粒子受向右的洛伦兹力作用,向右重复原来的半圆轨迹,不能返回O点,D错误。] 5.AD　[粒子在垂直于纸面向外的磁场中受洛伦兹力向左偏转,由左手定则可知,粒子带正电,故A正确;在静电分析器中,根据电场力提供向心力,有qE=m,在加速电场中,有qU=mv2,联立解得U=,故B错误;由qvB=m得,B===,故C错误;在磁分析器中粒子由P到Q经过半个周期t=×=,代入B的值得t=πr,故D正确。] 6.C　[两粒子在磁场中运动时,由洛伦兹力提供向心力,可得qvB=m,解得v=,周期为T==,由于质子和氦核的比荷不相同,因此两粒子在磁场中运动的周期不相同,A错误;由A选项分析可知,粒子的最大速度为vmax=,由于质子和氦核的比荷不相同,则最大速度不相等,B错误;两粒子在磁场中运动的周期不相同,则运动的频率不相同,由回旋加速器的原理可知,粒子的运动频率等于高频电源的频率,则两次所接高频电源的频率不相同,C正确;粒子的最大动能为Ekm=m=,可知粒子的最大动能与高频电源的电压无关,D错误。] 7.D　[由题图看出,带电粒子在C板下方的磁场中偏转后进入A、C之前并未得到加速,带电粒子每运动一周只被加速一次,加速电场的方向不发生变化,故A错误;根据洛伦兹力提供向心力可得qvB=mv,解得T=,粒子在磁场中做圆周运动的周期与粒子的速度无关,故B错误;带电粒子被电场加速n次后,由动能定理和牛顿第二定律分别得nqU=m,qvnB=m,联立解得rn=,其中直径d=2r,由此可得直径之比为d1∶d2∶d3=1∶∶,但其增量不等,即P1P2≠P2P3,故C错误,D正确。] 8.C　[根据题意,由左手定则可知,正离子受到的洛伦兹力向下,负离子受到的洛伦兹力向上,正离子在B板累积,负离子在A板累积,则B板为正极、A板为负极,故A错误;稳定时,一定存在q=qvB,即磁流体发电机电动势E=Bdv,其中B为板间磁场的磁感应强度,d是两板间距离,v为等离子体射入的速度,可知电动势取决于发电机内部因素,与外电路无关,外电路变化影响的是发电机的A、B板间的路端电压,故B错误;电动机被卡住后,回路中电流增大,磁流体发电机的功率P=EI增大,故C正确;电动机是非纯电阻电路,外电阻等于电源内阻时电源输出功率最大的结论不成立,故D错误。] 9.AB　[根据左手定则,血液流动时,正离子向上流动,负离子向下流动,a点比b点电势高,故A正确,D错误;流速稳定时,血液中离子所受电场力与洛伦兹力平衡,有qvB=q,解得v=,故B正确;由B分析可得U=Bvd,可知电压U与带电离子浓度无关,故C错误。] 10.AC　[当合上显示屏时,水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中,电流方向向右,电子向左定向移动,根据左手定则可知,电子所受的洛伦兹力方向向里,则后表面积累了电子,前表面的电势比后表面的电势高,故A正确;由电子受力平衡可得e=evB,根据电流微观表达式可得I=neSv=nebcv,联立解得U=,开屏过程中,穿过霍尔元件的竖直方向的磁场减弱,元件前、后表面间的电压变小,故B、D错误;若磁场变强,元件前、后表面间的电压变大,闭合屏幕时仍然能自动熄屏,故C正确。] 11.A　[根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的磁场1的洛伦兹力方向垂直环平面向里,静电力需要与该洛伦兹力平衡,静电力方向应垂直环平面向外,由于电子带负电,故电场方向垂直环平面向里,故A正确;电子做半径为R、速率为v的匀速圆周运动,则电子运动周期为T=,故B错误;电子在圆环内受到磁场2的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力,根据左手定则可知,磁场2的方向垂直环面向里,故C错误;电子在圆环内受到磁场2的洛伦兹力做匀速圆周运动,则evB=m,所以B=,故D错误。] 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 磁 场 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　安培力作用下导体的平衡与非平衡问题 (分值:36分) 1~6题,每小题6分,共36分。 1.(通电金属棒的平衡问题)如图所示,一根质量为m、长为l的金属棒ab用两根绝缘的软绳P和Q竖直悬挂,并处于垂直于纸面的匀强磁场中。现在金属棒中通以大小为I、方向从a到b的电流,此时两软绳上的拉力均等于金属棒重力的,已知金属棒始终处于静止状态,重力加速度为g,两软绳上的拉力始终相同,则下列说法正确的是(　　) A.金属棒受到的安培力大小为mg,方向竖直向下 B.磁场方向垂直纸面向里 C.磁场的磁感应强度大小为 D.若仅改变金属棒中的电流方向,那么两软绳上的拉力大小均变为mg 2.(通电直导线的平衡问题)如图(a),直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上,其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场,与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化,其截面图如图(b)所示。导线通以电流I,静止后,悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是(　　) A.当导线静止在图(a)右侧位置时,导线中电流方向由N指向M B.电流I增大,静止后,导线对悬线的拉力不变 C.tan θ与电流I成正比 D.sin θ与电流I成正比 3.(倾斜导轨平衡)某同学设计了如图所示的装置测量沿竖直方向的匀强磁场的磁感应强度B的大小;两光滑金属导轨间距为L,与水平面成θ角;金属棒ab垂直放置在导轨上,并通过绝缘轻绳与力传感器连接。开关S闭合前,力传感器的示数为F1,闭合后,回路电流为I,力传感器示数增大为F2,则(　　) A.B= B.磁场方向竖直向上 C.ab棒所受安培力方向沿导轨平面向上 D.ab棒所受安培力方向沿导轨平面向下 4.(电磁炮)电磁炮原理如图所示。闭合开关,电源提供的强大电流从固定的光滑导轨1流入,从光滑导轨2流回,导轨中电流在导轨间产生磁场,装在炮弹后面的导体棒在安培力作用下把炮弹向右发射。假设导轨中的电流为I,两导轨之间可视为匀强磁场,磁感应强度与电流的关系为B=kI,两导轨间的距离为d,每条导轨长度为l,炮弹总质量为m,不考虑导体棒切割磁感线产生的感应电动势,下列分析正确的是(　　) A.两导轨间的磁场方向垂直纸面向内 B.导轨与导轨之间的安培力是吸引力 C.炮弹运动的加速度大小为 D.炮弹获得的最大动能为2kI2dl 5.(电阻范围问题)如图所示,两平行金属导轨与水平面成θ=37°角,上端连接电源和滑动变阻器R,导轨间距L0=0.2 m,匀强磁场垂直于导轨平面向下且磁感应强度大小为B=1 T,导体棒质量为m=0.05 kg,与导轨等宽,且与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.5。电源电动势E=9 V,内阻r=0.5 Ω,导体棒的电阻R=1.5 Ω,g=10 m/s2。如果导体棒垂直于导轨放置且能够静止于导轨平面上,则滑动变阻器接入电路的阻值范围为(　　) A.2~20 Ω B.1.2~8 Ω C.1.6~16 Ω D.4~10 Ω 6.(平衡时磁感应强度最小值问题)如图所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距L=1 m。PM间接有一个电动势为E=6 V、内阻r=1 Ω的电源和一只定值电阻,其阻值R=5 Ω,质量为0.2 kg的导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好,导体棒和导轨电阻均不计,导体棒的中点用轻绳经定滑轮与质量M=0.3 kg的物体相连。匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下,金属棒ab恰好保持静止。则(g=10 m/s2)(　　) A.流过导体棒ab的电流为2 A B.导体棒ab与轨道间动摩擦因数为0.2 C.当匀强磁场的磁感应强度增加一倍时,导体棒所受摩擦力为0 D.若磁感应强度的大小和方向未知,要使ab棒处于静止状态,所加匀强磁场磁感应强度的最小值为 T 小专题2　带电粒子在直线边界磁场中的运动 (分值:36分) 1~6题,每小题6分,共36分。 1.(直线边界磁场)质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图两种虚线所示,下列表述正确的是(　　) A.M带负电,N带正电 B.M的速率小于N的速率 C.洛伦兹力对M、N做正功 D.M的运行时间大于N的运行时间 2.(直线边界磁场)如图所示,直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场,电子1从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场,经t1时间从b点离开磁场。之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场,则为(　　) A.3 B.2 C. D. 3.(直线边界磁场)在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场,同一种带电粒子从O点射入磁场。当入射方向与x轴的夹角α=45°时,速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场,如图所示,当α=60°时,为了使粒子从ab的中点c射出磁场,则速度应为(　　) A.(v1+v2) B.(v1+v2) C.(v1+v2) D.(v1+v2) 4.(直角边界磁场)如图所示,在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60°的方向垂直磁场射入,并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q,OP=a。不计重力。根据上述信息可以得出(　　) A.带电粒子在磁场中运动的轨迹方程 B.带电粒子在磁场中运动的速率 C.带电粒子在磁场中运动的时间 D.该匀强磁场的磁感应强度 5.(平行边界的磁场)Oxy坐标平面内一有界匀强磁场区域如图所示,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。质量为m,电荷量为+q的粒子,以初速度v从O点沿x轴正向开始运动,粒子过y轴时速度与y轴正向夹角为45°,交点为P。不计粒子重力,则P点至O点的距离为(　　) A. B. C.(1+) D. 6.(三角形边界磁场)(多选)空间中存在直角三角形有界磁场,直角边ac长度为L,磁感应强度大小为B。c点有一个可沿纸面内向各个方向射出速度大小均为v0、质量为m、电荷量为+q的粒子的发射源,从c点沿cb方向射入磁场的粒子,恰好垂直于边界ab射出磁场。粒子重力不计,则关于粒子的运动,下列说法正确的是(　　) A.粒子速度v0的大小满足v0= B.从a点射出磁场的粒子在c点的速度方向与bc夹角为60° C.若三角形为等腰三角形,则与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动时间为 D.若c点到ab边界的距离为L,则所有从边界ab射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为 小专题3　带电粒子在圆形边界磁场中的运动 (分值:36分) 1~6题,每小题6分,共36分。 1.(半圆形磁场)如图所示,一半径为R的半圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,一个电子从A点以某一速度v0垂直射入匀强磁场,入射方向与直径AB的夹角为30°,最后从B点离开磁场。已知电子的电荷量为e,质量为m,不计电子的重力。则磁场的磁感应强度和电子穿过磁场的速度变化量分别为(　　) A.,v0 B.,v0 C.,0 D.,0 2.(圆形磁场)如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图,若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是(　　) A.a粒子受洛伦兹力最大 B.c粒子运动速率最小 C.c粒子在磁场中运动时间最短 D.它们做圆周运动的周期Ta<Tb<Tc 3.(圆形磁场)(多选)如图所示,空间中有一个方向垂直纸面向里的匀强磁场,其边界是一个半径为R的圆环,现让一个不计重力的带电粒子以一定速度从A点沿直径AOB方向射入磁场,当入射速度为v时,粒子经过t1时间从C点射出磁场(OC与OB成60°角),对应的轨道半径为r1;当入射速度为时,粒子经过t2时间从D点射出磁场(图中未画出),对应的轨道半径为r2,下列选项正确的是(　　) A.r1∶r2=3∶1 B.r1∶r2=1∶3 C.t1∶t2=1∶2 D.t1∶t2=2∶1 4.(环形磁场)如图所示,圆环区域内(含边界)充满垂直纸面的匀强磁场(图中未画出),圆环内侧半径为r,外侧半径为R。一比荷为k的带电粒子从圆心O处以大小为v的速度沿径向运动,粒子重力不计。要使该粒子进入圆环区域后不能从外侧离开,则圆环区域内匀强磁场的磁感应强度大小至少为(　　) A. B. C. D. 5.(磁聚焦)(多选)如图所示,圆心为O、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一束由相同带电粒子组成的粒子流,以相同的速度从左侧射入圆形区域内,所有粒子恰能全部汇聚于圆周上的C点,C点在圆心O的正下方。已知磁场的磁感应强度大小为B,带电粒子的比荷为k,粒子流宽度为,该粒子流可整体上下移动,且入射方向及其宽度都不改变,并全部汇聚于C点,不计粒子重力。下列说法正确的是(　　) A.带电粒子带负电 B.带电粒子的入射速度大小为kBR C.该粒子流在磁场中能到达的区域面积的最小值为R2 D.该粒子流在磁场中能到达的区域面积的最小值为R2 6.(最小圆形磁场面积问题)(多选)一质量为m、电荷量为q(q<0)的带电粒子以速度v0从x轴上的A点垂直y轴射入第一象限,第一象限某区域存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,粒子离开第一象限时速度方向与x轴正方向夹角θ=60°。如图所示(粒子仅受洛伦兹力),下列说法正确的是(　　) A.若磁场区域是圆形,该磁场的最小面积是 B.若磁场区域是圆形,该磁场的最小面积是 C.若磁场区域是矩形,该磁场的最小面积是 D.若磁场区域是矩形,该磁场的最小面积是 小专题4　洛伦兹力在现代科技中的应用 (分值:66分) 1~11题,每小题6分,共66分。 1.(磁电式电流表)磁电式电表原理示意图如图所示,两磁极装有极靴,极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向,两者之间有可转动的线圈,a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是(　　) A.图示左侧通电导线受到的安培力向下 B.a、b两点的磁感应强度相同 C.圆柱内的磁感应强度处处为零 D.c、d两点的磁感应强度大小相等 2.(速度选择器)一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场,其中电场的方向与金属板垂直,磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里,如图所示,一质子H)以速度v0自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线射入,能够做匀速直线运动的是(所有粒子均不考虑重力的影响)(　　) A.以速度v0射入的电子e) B.以速度2v0射入的核H) C.以速度3v0射入的α粒子He) D.以速度4v0射入的正电子e) 3.(质谱仪)质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器,如图所示H原子核(不计重力)经电场加速后,垂直进入匀强磁场做圆周运动,最终打到D点。虚线为该粒子运动轨迹,由图可知(　　) A.下极板S2比上极板S1电势高 B.若改为H原子核,则最终打在D点左侧 C.若只增大加速电场电压,则该粒子最终打在D点右侧 D.若只增大磁感应强度B,则该粒子最终打在D点左侧 4.(速度选择器+质谱仪)如图为质谱仪原理示意图,带电粒子从小孔O“飘入”加速电场(初速度忽略不计),经加速后以速度v0从小孔O'进入速度选择器并恰好沿直线通过,粒子从小孔S进入磁分析器后做匀速圆周运动打在照相底片上。已知速度选择器中匀强电场的电场强度为E,磁分析器中匀强磁场的磁感应强度为B0,在底片上留下的痕迹点到狭缝S的距离为l,忽略带电粒子的重力及相互间作用力。下列说法正确的是(　　) A.加速电场的极板间电势差U= B.速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为 C.带电粒子的比荷= D.若带电粒子打在MN上后能以原速率反弹,粒子将返回O点 5.(质谱仪)(多选)如图所示为一种质谱仪的示意图,由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线为圆弧,圆弧的半径为R,通道内有均匀辐向电场,在中心线处的电场强度大小为E,磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面向外,一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器,由P点垂直边界进入磁分析器,做半径为r的匀速圆周运动,最终打到胶片上的Q点。不计粒子重力,下列说法正确的是(　　) A.粒子带正电 B.加速电场的电压U=ER C.磁感应强度大小B= D.粒子在磁场中的运动时间t=πr 6.(回旋加速器)如图所示,甲图为该回旋加速器的照片,乙图为回旋加速器工作原理示意图。现将回旋加速器置于垂直于其表面的匀强磁场中,接入高频电源,分别对质子和氦核进行加速。下列说法正确的是(　　) A.两粒子在磁场中运动的周期相同 B.两粒子的最大速度相等 C.两次所接高频电源的频率不相同 D.仅增大高频电源的电压,可增大粒子的最大动能 7.(回旋加速器)如图为一种改进后的回旋加速器的示意图,其盒缝间的加速电场的电场强度大小恒定,且被限制在两平行板A、C间,带电粒子从P0处由静止释放,沿电场线方向射入,加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。B、D两条平行虚线间视为真空且无电场和磁场,P1、P2、P3是第1次、第2次、第3次经无场区进入磁场的位置。加速过程中忽略相对论效应和重力的影响,对于该回旋加速器,下列说法正确的是(　　) A.带电粒子每运动一周被加速两次 B.随着带电粒子的加速,其在磁场中做圆周运动的周期将减小 C.P1P2=P2P3 D.经过P1、P2、P3时粒子做圆周运动的直径之比为1∶∶ 8.(磁流体发电机)一种用来发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电离子)喷入磁场,A、B两板间便产生电压,如果把A、B和电动机M连接。下列说法正确的是(　　) A.图中A板是磁流体发电机的正极 B.把电动机接在A、B间后,磁流体发电机的电动势减小 C.电动机在正常工作时突然被卡住,磁流体发电机的功率增大 D.若电动机线圈电阻与磁流体发电机内阻相等,则磁流体发电机的输出功率最大 9.(电磁流量计)(多选)电磁血流量计可利用血管中存在的大量带电离子测量血流量Q(单位时间流过血管横截面的血液体积)。仪器提供大小恒定足够宽的匀强磁场B,方向垂直血管直径ab以及血液流速v,如图所示。血管直径为d,测得a、b间的电压为U。已知血管横截面均可视作标准圆,忽略重力影响,下列说法正确的有(　　) A.a点比b点电势高 B.血液的流速v= C.若血液中带电离子浓度变大,其他条件不变,电压U变大 D.血管中水平向右运动的正离子所受洛伦兹力垂直纸面向下 10.(霍尔元件)(多选)笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体,实现开屏变亮,合屏熄灭。图乙为一块利用自由电子导电,长、宽、高分别为a、b、c的霍尔元件,电流方向向右。当合上显示屏时,水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中,元件前、后表面间产生电压,当电压达到某一临界值时,屏幕自动熄灭。则下列说法正确的是(　　) A.合屏过程中,前表面的电势比后表面的高 B.开屏过程中,元件前、后表面间的电压变大 C.若磁场变强,闭合屏幕时仍自动熄屏 D.开、合屏过程中,元件中的磁感应强度保持不变 11.(霍尔推进器)霍尔推进器是现代航天器的最先进的动力装置,据报道我国的天宫空间站就安装了此类推进器用以空间站的轨道维持。图乙是与霍尔推进器工作原理类似的装置示意图,在很窄的环形平面内有沿半径方向向外的磁场1,其磁感应强度大小可近似认为处处相等,垂直环平面内同时存在匀强磁场2和匀强电场(图中没画出),已知电场强度大小为E,电子恰好可以在环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动,已知电子电荷量为e,质量为m,忽略电子间的相互作用以及电子运动产生的磁场,以下说法正确的是(　　) A.电场方向垂直环平面向里 B.电子运动周期为 C.磁场2的方向垂直环面向外 D.磁场2的磁感应强度大小为 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $