《2022年高考物理靶向专项强化训练(三大题型+冲刺模拟)》专题1.12 安培力和带电粒子在电磁场中的运动(解析版)

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2022 年高考物理靶向专项强化训练
专题 1.12 安培力和带电粒子在电磁场中的运动
1.如图所示,某物理兴趣小组制作了一种可“称量”磁感应强度大小的实验装置。U形磁铁置于水平电子
测力计上,U形磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,不计两极间以外区域磁场。一水平导体棒垂直
磁场方向放入 U形磁铁两极之间(未与磁铁接触),导体棒由两根绝缘杆固定于铁架台上。导体棒没有通
电时,测力计的示数为 ;导体棒通以图示方向电流 I(如图所示)时,测力计的示数为 。测得导体棒
在两极间的长度为 L,磁铁始终静止,不考虑导体棒电流对磁铁磁场的影响。下列说法正确的是(  )
A.导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为
B.导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为
C.若使图示方向电流增大,被“称量”的磁感应强度将减小
D.若通以图示大小相等方向相反的电流 I,测力计示数将变为
【答案】D
【详解】AB.当导体棒通以图示方向电流 I时,根据左手定则可知,导体棒受安培力向上,则磁铁受到向
下的作用力,由平衡可知 解得 选项 AB 错误;
C.磁体两极间的磁感应强度只与磁体本身有关,若使图示方向电流增大,被“称量”的磁感应强度不变,
选项 C错误;
D.若通以图示大小相等方向相反的电流 I,则安培力反向,此时测力计示数将变为
选项 D正确。故选 D
2.如图,电阻忽略不计的正方形金属框 abcd 水平固定放置,对角线长度为 l,整个金属框内部区域分布着
垂直水平面向上的匀强磁场。长度大于 l的均匀导体棒 MN ac在金属框上匀速滑过,滑动过程中 MN
始终关于 ac 对称并与金属框接触良好。若导体棒 MN 单位长度电阻恒定,与 a点的距离记为 x,则下列关
MN 棒所受安培力 Fx( )的关系图像中,可能正确的是(
ABCD
【答案】A
【详解】设导体棒单位长度电阻为 r,导体棒匀速滑过磁场的速率为 v,其运动过程中切割磁感线的有效长
度为 L,当 时,由几何知识可知 又 根据欧姆定律可得 所以安培力为
Fx成正比。同理,当 时,解得 Fx线性减小,由
楞次定律可知,导体棒自 ac通过磁场,其所受安培力方向始终水平向左,阻碍其运动,BCD 错误,A
确。故选 A
3.如图所示,宽为 d的混合粒子束由速率为 3v4v5v的三种带正电的离子组成。所有离子的电荷量均
q,质量均为 m,当三种速率的离子水平向右进入匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在入口处,紧靠
粒子束的下边缘,竖直放置一个长度为 2d的薄吞噬板 。忽略离子间相互作用,若使这些离子都能打到
吞噬板 上,则磁感应强度大小的取值范围是(  )
AB
CD
【答案】C
【详解】由分析可知,粒子束上边缘进入速率为 离子到吞噬板上边缘时,半径最小,磁感应强度
大,根据 由几何关系得 可得 粒子束下边缘进入速率为 离子到吞噬
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