2022届高中物理磁场易错题集锦.pdf

1 (每日一练每日一练)2022)2022 届高中物理磁场易错题集锦届高中物理磁场易错题集锦 单选题 1、如图所示，圆心角为 90的扇形区域MON内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，P点为半径OM的中点。现有比荷相等的两个带电粒子a、b，以不同的速度大小先后从P点沿ON方向射入磁场，粒子a从M点射出，粒子b从N点射出，不计粒子重力及粒子间相互作用。下列说法正确的是（）A粒子a带正电，粒子b带负电 B粒子a、b的加速度大小之比为 1：5 C粒子a、b的角速度之比为 1：5 D粒子a在磁场中运动时间较短 答案：B 解析：A粒子a从M点射出，其所受洛伦兹力向上，根据左手定则可知粒子a带负电，粒子b从N点射出，其所受洛伦兹力向下，根据左手定则可知粒子b带正电，所以 A 错误；B粒子a从M点射出，由几何关系可得=14 2 粒子b从N点射出，由几何关系可得 2=2+(12)2 解得=54 根据 =2 解得 =222 由于两个带电粒子a、b的比荷相等，所以粒子a、b的加速度与轨道半径成正比，则粒子a、b的加速度大小之比为 1：5，所以 B 正确；C根据 =2，=222 联立可得 =则粒子a、b的角速度之比为 1:1，所以 C 错误；D根据 =2 粒子在磁场中运动时间为 3 =2=由于粒子a在磁场中圆心角较大，所以粒子a在磁场中运动时间较长，则 D 错误；故选 B。2、如图所示，圆形区域的圆心为，区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，为圆的直径，从圆上的点沿方向，以相同的速度先后射入甲、乙两个粒子，甲粒子从点离开磁场，乙粒子从点离开磁场已知=60，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是（）A乙粒子带正电荷 B乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为3:1 C乙粒子与甲粒子的比荷之比为3:1 D乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为3:1 答案：C 解析：A根据左手定则可知，乙粒子带负电，故 A 错误；B粒子的轨迹如图 4 设圆形磁场的半径为R，有几何关系可知甲的半径为 2=tan60=3 乙的半径为 1=tan30=33 则乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为 1:2=1:3 故 B 错误；C由 =2 可得乙粒子与甲粒子的比荷之比为 11:22=3:1 故 C 正确；D粒子在磁场中运动时间为 =2 其中为速度的偏转角，则乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为 5 1:2=2:3 故 D 错误。故选 C。3、如图所示，有 a、b、c、d 四个粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为vavb=vcvd，质量关系为ma=mbmc=md。进入速度选择器后，有两种粒子从速度选择器中射出，由此可以判定（）A射向A2的是 d 粒子 B射向P2的是 b 粒子 C射向A1的是 c 粒子 D射向P1的是 a 粒子 答案：D 解析：BD根据粒子在磁场B2中的偏转方向，由左手定则可知，粒子带正电。粒子能通过速度选择器时有qE=qvB，可得 =结合题意可知，b、c 两粒子能通过速度选择器，a 的速度小于 b 的速度，所以 a 所受的静电力大于洛伦兹力，a 向P1板偏转，d的速度大于 b 的速度，所以d所受的静电力小于洛伦兹力，d向P2板偏转，故 B 错误，D 正确；AC只有 b、c 两粒子能通过速度选择器进入磁场B2，根据=知，质量大的轨道半径大，则射向A1的是 b粒子，射向A2的是 c 粒子，故 A、C 错误。6 故选 D。4、在一条直线上的A点和B点分别固定一垂直纸面的无限长通电直导线，其电流分别为 4I和I，方向如图所示，BA和BB分别表示A处和B处电流在某点产生的磁感应强度的大小。已知通电长直导线在空间某点处形成磁场的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流。则在通过A、B两点的直线上，满足磁感应强度大小BA=BB的点，下列说法正确的是（）A只有两个，其中一处磁感应强度的矢量和为零 B只有一个，该处磁感应强度的矢量和为零 C有三个，其中两处磁感应强度的矢量和为零 D有三个，其中一处磁感应强度的矢量和为零 答案：A 解析：根据题意可知在图中P1和P2两点处的=即 4+2=2 解得 1=5 2=3 根据安培定则可知在P1点两磁场的方向相同，在P2点两磁场的方向相反，所以只有P2处磁感应强度的矢量和7 为零，选项 A 正确，BCD 错误。故选 A。5、如图，长为2的直导线拆成边长相等，夹角为60的形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为，当在该导线中通以电流强度为的电流时，该形通电导线受到的安培力大小为 A0B0.5CD2 答案：C 解析：试题分析：导线在磁场内有效长度为230=，故该 V 形通电导线受到安培力大小为=230=，选项 C 正确，选项 ABD 错误 考点：安培力【名师点睛】由安培力公式=进行计算，注意式中的应为等效长度，本题考查安培力的计算，熟记公式，但要理解等效长度的意义 6、如图所示，边长为L的正六边形abcdef区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，正六边形中心O处有一粒子源，可在纸面内向各个方向发射不同速率带正电的粒子，已知粒子质量均为m、电荷量均为q，不计粒子重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）8 A可能有粒子从ab边中点处垂直ab边射出 B从a点垂直af离开正六边形区域的粒子在磁场中的运动时间为6 C垂直cf向上发射的粒子要想离开正六边形区域，速率至少为(233)D要想离开正六边形区域，粒子的速率至少为32 答案：C 解析：A若粒子从ab边中点处垂直ab边射出，则圆心一定在在ab边上，设与ab边交点为g，则圆心在Og的中垂线上，而中垂线与 ab 边平行，不可能相交，故 A 错误；B同理做aO垂线出射速度垂线交于f点，即f为圆心，则对于圆心角为60，所以粒子在磁场中的运动时间为 =16 且 =2 解得 =3 故 B 错误；C垂直cf向上发射的粒子刚好与能离开磁场时，轨迹与边af相切，则由几何关系得 9 =+sin60 由=2 得 =联立解得 =(23 3)故 C 正确；D因为O点距六边形的最近距离为 =cos30=32 即此时对应刚好离开磁场的最小直径，所以最小半径为 =2 又 =所以最小速度为 min=34 故 D 错误。故选 C。7、真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和 3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）10 A32BC34D35 答案：C 解析：电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 =2 则磁感应强度与圆周运动轨迹关系为 =即运动轨迹半径越大，磁场的磁感应强度越小。令电子运动轨迹最大的半径为max，为了使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，其最大半径的运动轨迹与实线圆相切，如图所示 A点为电子做圆周运动的圆心，电子从圆心沿半径方向进入磁场，由左手定则可得，为直角三角形，则由几何关系可得(3 max)2=max2+2 11 解得 max=43 解得磁场的磁感应强度最小值 min=max=34 故选 C。多选题 8、如图所示，竖直平面内一半径为R的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一束质量为m、电荷量为q的带电粒子沿平行于直径MN的方向以不同速率从P点进入匀强磁场，入射点P到直径MN的距离=32，不计粒子重力，下列说法正确的是（）A若粒子恰好能从N点射出，则粒子在磁场中运动的时间为3 B若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，则粒子在磁场中运动的时间为2 C若粒子恰好能从N点射出，则粒子的速度为33 D若粒子恰好能从M点射出，则粒子在磁场中偏转的半径为33 答案：AD 解析：12 A若粒子恰好能从N点射出，粒子的轨迹图如图所示，连接PN即为粒子做圆周运动的弦长，连接PO，由=32，可知POM=60，=30，则有PON=120，=30，PNO为等边三角形，由几何关系可得 PN=PO=r=2Rsin60 粒子在匀强磁场中匀速圆周运动，解得粒子运动周期为 =2 PON=60，则有粒子在磁场中运动的时间为 =60360 =3 A 正确；B若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，可知粒子在磁场中偏转了 180，则粒子在磁场中运动的时间为 =2=B 错误；C若粒子恰好能从N点射出，由 PN=PO=r=2Rsin60 解得 13 =3=解得粒子的速度为 =3 C 错误；D若粒子恰好能从M点射出，其运动轨迹如图所示，由图可知+=60，且=30，由几何关系有 +sin30=32=33 则粒子在磁场中偏转的半径为33，D 正确。故选 AD。9、水平桌面上方区域内存在一垂直于桌面的磁感应强度为的匀强磁场，科研人员将均匀涂抹荧光物质的半径为的圆环，放置于水平桌面上如图 1 所示，A为圆环边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过A点，在平面内沿不同的方向射入磁场，科研人员观测到整个圆环发出淡淡的荧光（高速微观粒子打在荧光物质上会发出荧光），且粒子在圆环内磁场中运动的最长时间为。更换半径为433的圆环时如图 2 所示，只有相应的三分之一圆周上有荧光发出，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则（）14 A粒子在磁场中做圆周运动的周期=3B粒子在磁场中做圆周运动的半径为2 C粒子在磁场中做圆周运动的速度=3D该粒子的比荷=3 答案：BD 解析：B半径为433的圆环时，只有相应的三分之一圆周上有荧光发出，则粒子在磁场中运动的半径为 =12433 3=2 B 正确；A半径为 R 时，粒子从过 A 为直径的另一端点射出时，时间最长，则有 =60360 解得 =6 A 错误；C根据周期公式得 =2=23 C 错误；D根据周期公式=2得 15 =2=3 D 正确。故选 BD。10、如图所示，E、F、G是边长为a的正三角形的三个顶点，位于方向垂直于EFG所在平面、向外的匀强磁场中。一质量为m、电荷量为q的粒子沿FE方向由F点垂直于磁场的方向射入磁场区域，速度大小为v0，粒子恰好从G点离开磁场，不计粒子重力，则（）A粒子可能带负电 B粒子在G点的速度沿直线EG的方向 C磁感应强度的大小为30 D粒子在磁场中运动的时间为330 答案：BC 解析：A作出带电粒子的运动轨迹，如图所示 其在F点所受洛伦兹力方向垂直于FE向上，根据左手定则可知，粒子带正电，故 A 错误；16 B由对称性可知，带电粒子沿着FE射入，FE 与 GF夹角为60，当从GF边射出时，其速度方向和GF也成60，所以粒子在G点的速度沿直线EG方向，故 B 正确；C由几何关系知粒子做圆周运动的半径 =2cos30=3 由 0=02 联立解得 =30 故 C 正确；D由图可知，力粒子从F点运动到G点的圆心角为120，所以运动的时间 =3=1320=2330 故 D 错误。故选 BC。填空题 11、如图所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针 N 极偏向螺线管Q端。则E为蓄电池_极（填“正”或“负”），螺线管P端为_ 极（填“S”或“N”）.答案：负 N 17 解析：1由右手螺旋定则可知，电流由F流出，故E为蓄电池负极；2小磁针 N 极转向Q端，这说明磁感线指向Q端，故Q端为 S 极，P 端为 N 极。12、如图所示为一束粒子沿Ob方向垂直射入垂直纸面向里的匀强磁场，在磁场中分为a、b、c三束，其中a、c发生偏转，b不发生偏转，不计粒子的重力，判断各粒子的电性：a带_电，b带_电，c带_电（填正电、负电或不带电）答案：正 不带 负 解析：1根据左手定则，a带正电；2b不偏转，不受洛伦兹力，不带电；3根据左手定则，c带负电。13、在利用如图所示装置进行“探究影响通电导线受力的因素”的实验时，我们更换磁性强弱不同的磁体，按实验步骤完成以下实验探究：保持I与l不变，按磁性从弱到强改换磁体，观察悬线摆动的角度变化，发现磁体磁性越强，悬线摆动的角度18 越大，表示通电导线受的力越_，力F与Il的比值越_，即B越_，这表示B能反映磁场的_。答案：大 大 大 强 解析：略