2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练五十一磁吃运动电荷的作用

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1．[2024·广东江门市一模]带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中观察到某带电粒子的轨迹，其中a和b是运动轨迹上的两点．该粒子使云室中的气体电离时，其本身的动能在减少，而其质量和电荷量不变，重力忽略不计．下列说法正确的是( )
A．粒子带正电
B．粒子先经过a点，再经过b点
C．粒子运动过程中洛伦兹力对其做负功
D．粒子运动过程中所受洛伦兹力逐渐减小
2．(多选)核聚变具有效率极高、原料丰富以及安全清洁等优势，中科院等离子体物理研究所设计制造了全超导非圆界面托卡马克实验装置(EAST)，这是我国科学家率先建成世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置．将原子核在约束磁场中的运动简化为带电粒子在匀强磁场中的运动，如图所示，磁场水平向右分布在空间中，所有粒子的质量均为m、电荷量均为q，且粒子的速度在纸面内，忽略粒子重力及粒子间相互作用的影响，以下判断正确的是( )
A．甲粒子受到的洛伦兹力大小为qvB，且方向水平向右
B．乙粒子受到的洛伦兹力大小为0，做匀速直线运动
C．丙粒子做匀速圆周运动
D．所有粒子运动过程中动能不变
3．[2023·北京卷]如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直．管道横截面半径为a，长度为l(l≫a).带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为＋q，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是( )
A．粒子在磁场中运动的圆弧半径为a
B．粒子质量为 eq \f(Bqa,v)
C．管道内的等效电流为nqπa2v
D．粒子束对管道的平均作用力大小为Bnql
4．(多选)[2024·广东潮州高三潮州市金山中学校考]如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的P点沿半径方向射入磁场．若粒子射入磁场时的速度大小为v1，运动轨迹为PN；若粒子射入磁场时的速度大小为v2，运动轨迹为PM.不计粒子的重力，下列判断正确的是( )
A．粒子带负电
B．速度v1小于速度v2
C．粒子以速度v1射入时，在磁场中运动时间较长
D.粒子以速度v1射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大
5．(多选)[2024·河南四市二模]如图所示，在竖直平面内存在有垂直于纸面向里的匀强磁场，MN为磁场左下方的边界线，其上有等距的三点a、b、c.某一时刻带电粒子1和2分别从a、b两点沿水平方向以相同的动量同时射入匀强磁场中，并同时到达c点．不计粒子的重力和带电粒子之间的相互作用，则下列说法正确的是( )
A．带电粒子1和2的质量之比为2∶1
B．带电粒子1和2所带电荷量之比为2∶1
C．带电粒子1和2的速度大小之比为2∶1
D．带电粒子1和2在磁场中运动过程中，所受洛伦兹力的冲量相等
6．如图，在以x轴和虚线围成的区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面．x轴上a点左侧有一足够长的金属板，半圆形边界的圆心为O、半径为 eq \r( ,3) L，上边界到x轴的距离为2L.在O点有一粒子源，在纸面内向第一、第二象限均匀发射带正电的粒子，每秒钟射出n个粒子，粒子质量为m，电荷量为e，速度为v0＝ eq \f(eB,m) L，不计粒子之间的相互作用．求：
(1)某个粒子沿与x轴正方向成60°射出，它在磁场中运动的时间t；
(2)电流表的示数I；
(3)磁场上边界有粒子射出的区域宽度d.
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7．[2024·云南模拟]如图所示，在光滑绝缘地面上存在垂直于地面向下的匀强磁场，磁感应强度为B.有一质量为m的不带电小球P以v0的速度向右运动，与另一电荷量为＋q的静止小球Q发生正碰．两球碰撞后合为一体垂直撞向平行于v0方向的足够长的墙，已知小球与墙每次碰撞后的速率变为碰撞前的 eq \f(1,2) ，速度方向反向，则最终两小球与小球Q的初始位置的距离为( )
A． eq \f(3mv0,qB) B． eq \f(\r(10)mv0,qB)
C． eq \f(2mv0,qB) D． eq \f(\r(5)mv0,qB)
8．[2023·湖北卷(节选)]如图所示，空间存在磁感应强度大小为B、垂直于xOy平面向里的匀强磁场．t＝0时刻，一带正电粒子甲从点P(2a，0)沿y轴正方向射入，第一次到达点O时与运动到该点的带正电粒子乙发生正碰．碰撞后，粒子甲的速度方向反向、大小变为碰前的3倍，粒子甲运动一个圆周时，粒子乙刚好运动了两个圆周．已知粒子甲的质量为m，两粒子所带电荷量均为q.假设所有碰撞均为弹性正碰，碰撞时间忽略不计，碰撞过程中不发生电荷转移，不考虑重力和两粒子间库仑力的影响．求：
(1)第一次碰撞前粒子甲的速度大小；
(2)粒子乙的质量和第一次碰撞后粒子乙的速度大小．
课时分层精练（五十一） 磁场对运动电荷的作用
1．解析：由题意可知该粒子本身的动能在减少，而其质量和电荷量不变，可知速度大小在减小，根据洛伦兹力提供向心力qvB＝m eq \f(v2,r)
可得r＝ eq \f(mv,qB)
所以粒子半径减小，粒子先经过b点，再经过a点；根据左手定则可知粒子带负电，故A、B错误；
由于运动过程中洛伦兹力一直和速度方向垂直，洛伦兹力不做功，故C错误；
根据F＝qvB，可知粒子运动过程中所受洛伦兹力逐渐减小，故D正确．故选D.
答案：D
2．解析：甲粒子速度方向与磁场方向垂直，则所受洛伦兹力大小为qvB，由左手定则得，洛伦兹力方向垂直纸面向里，故A错误；乙粒子速度方向与磁场方向平行，则所受洛伦兹力大小为0，做匀速直线运动，故B正确；丙粒子速度方向与磁场方向不垂直，不做匀速圆周运动，故C错误；洛伦兹力不做功，根据功能关系，所有粒子运动过程中动能不变，故D正确．
答案：BD
3．解析：带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为r＝a
故A正确，不符合题意；
根据qvB＝m eq \f(v2,r)
可得粒子的质量m＝ eq \f(Bqa,v)
故B正确，不符合题意；
管道内的等效电流为I＝ eq \f(Q,t)＝nq
故C错误，符合题意；
粒子束对管道的平均作用力大小等于等效电流受的安培力
F＝BIl＝Bnql
故D正确，不符合题意．故选C.
答案：C
4．解析：根据左手定则可知粒子带正电，故A错误；
根据牛顿第二定律有qvB＝ eq \f(mv2,R)
解得v＝ eq \f(qBR,m)
根据图中轨迹可知，R1