专题提升训练9磁场对电流和运动电荷的作用一、单项选择题(本题共6小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(2019·天津期末)a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是()A.沿O到c方向B.沿O到a方向C.沿O到d方向D.沿O到b方向答案:A解析:根据题意,由右手螺旋定则知b与d导线电流产生的磁场正好相互抵消,而a与c导线产生的磁场正好相互叠加,由右手螺旋定则,得磁场方向水平向左,当一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动时,根据左手定则可知,它所受洛伦兹力的方向向下,即由O到c,故A正确,B、C、D错误。2.(2019·陕西宝鸡一模)如图所示,垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2,纸面内的一点H到两根导线的距离相等,则该点的磁感应强度方向可能为图中的()A.B1B.B2C.B3D.B4答案:C解析:根据右手螺旋定则得出两电流在H点的磁场方向,如图所示,因为I1>I2,故I1产生的磁场大于I2产生的磁场,根据平行四边形定则知H点的合磁感应强度可能为B3方向。故C正确,A、B、D错误。3.(2019·浙江11月选考)电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示,两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上,当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是()A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力答案:A解析:装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆,当线圈中通有同向电流时互相吸引,通有异向电流时互相排斥,故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引,所以为同向电流,A正确,B错误;根据牛顿第三定律可知线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力,由相互作用力的特点知,线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力,不是一对相互作用力,故C、D错误。4.(2019·湖北武汉检测)如图所示,在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环,圆环处于静止状态,圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120°,此时悬线的拉力为F。若圆环通电,使悬线的拉力刚好为零,则环中电流的大小和方向是()A.大小为√3F3BR,沿顺时针方向B.大小为√3F3BR,沿逆时针方向C.大小为√3FBR,沿顺时针方向D.大小为√3FBR,沿逆时针方向答案:A解析:圆环不通电时悬线拉力为F,可知F=mg,若圆环通电,使悬线拉力刚好为零,那么F安=mg,安培力方向若要竖直向上,电流应为顺时针,F安=2BIRsin60°=√3BIR,联立得√3BIR=F,则I=√3F3BR,故A正确。5.(2019·河南中原名校第四次模拟)如图所示,平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,两边界间距为d,MN上有一粒子源A,可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m、电荷量均为q的带正电的粒子,粒子射入磁场的速度v=2qBd3m,不计粒子的重力,则粒子能从PQ边界射出的区域长度为()A.dB.23dC.2√33dD.√32d答案:C解析:粒子在磁场中运动的半径R=mvqB=23d,粒子从PQ边射出的两个边界粒子的轨迹如图所示。由几何关系可知,从PQ边射出粒子的区域长度为l=2√(23d)2-(13d)2=2√33d,C项正确。6.(2019·山东济南一模)如图所示,正方形abcd区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,甲、乙两带电粒子从a点沿与ab成30°角的方向垂直射入磁场。甲粒子垂直于bc边离开磁场,乙粒子从ad边的中点离开磁场。已知甲、乙两带电粒子的电荷量之比为1∶2,质量之比为1∶2,不计粒子重力。下列判断正确的是()A.甲粒子带负电,乙粒子带正电B.甲粒子的动能是乙粒子动能的16倍C.甲粒子所受洛伦兹力是乙粒子所受洛伦兹力的3√3倍D.甲粒子在磁场中的运动时间是乙粒子在磁场中运动时间的14答案:D解析:甲粒子向上偏转,带正电,乙粒子向下偏转,带负电,故A错误。如图所示,由几何关系得r甲=2l,2r乙cos30°=l2,得r乙=√36l。据Bqv=mv2r得Ek=12mv2=(qBr)22m,所以Ek甲Ek乙=q甲2r甲2m...