资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2026江苏高考物理的二轮专题
专题突破练8　磁场　带电粒子在磁场中的运动
一、单项选择题:共7题,每题4分,共28分。
1.(2025·连云港期中)如图所示,面积为S的平面内存在磁感应强度B=B0-kt(k>0)的磁场,磁场方向与平面夹角θ=30°,取B0方向为正方向。则穿过该面积的磁通量Φ随时间t变化的图像,下列选项正确的是(　　)
2.物理学中有些物理量的单位是用对物理学做出贡献的科学家的名字命名的,比如牛顿(N),安培(A)等。下列各组用国际制基本单位表示的分别和物理量单位“T”和“Ω”完全一致的是(　　)
A. B.
C. D.
3.如图所示,一线状粒子源垂直于匀强磁场边界不断地发射速度相同的同种粒子,不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用,则粒子经过磁场的区域(阴影部分)可能是(　　)
4.(2024·宿迁中学等三校联考)如图所示,两根固定的长直导线A、B平行放置,分别通有电流I1、I2,且I1A.导线A对导线B的作用力小于导线B对导线A的作用力
B.O点处的磁场方向垂直于纸面向外
C.同一带电粒子在M点受到的洛伦兹力小于其在Q点受到的洛伦兹力
D.若施加力F使某带正电粒子自N点沿虚线匀速运动至P点,则该过程中力F做正功
5.(2025·南通期中)如图所示,在平面直角坐标系内有半径为R的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B,圆心与坐标原点重合。在坐标为(0,-R)的M点放置一个粒子源,该粒子源能在纸面内以速率v(未知量)向各个方向发射大量的同种粒子,且进入磁场的粒子射出时只能从第三象限的磁场区域中射出,已知粒子的电荷量为q、质量为m,不计粒子的重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是(　　)
A.粒子带负电荷
B.粒子射入磁场时的最大速率为
C.直接射入第三象限的粒子,在磁场中运动的时间小于
D.直接射入第四象限的粒子,在磁场中运动的时间不可能为
6.(2024·连云港三模)如图所示,三角形ACD区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,∠C=30°,∠D=45°,AO垂直于CD,OA长度为L。O点有一电子源,在ACD平面向磁场内各个方向均匀发射速率均为v0的电子,速度方向用其与OC的夹角θ表示,电子质量为m,电荷量为-e,且满足v0=,下列说法正确的是(　　)
A.从AC边射出的电子占总电子数的六分之一
B.从AD边射出的电子占总电子数的二分之一
C.从OD边射出的电子占总电子数的三分之一
D.所有从AC边射出的电子中,当θ=30°时,所用的时间最短
7.(2024·南京、盐城三模)如图所示,在以半径为R和2R的同心圆为边界的区域中,有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。在圆心O处有一粒子源(图中未画出),在纸面内沿各个方向发射出比荷为的带负电的粒子,粒子的速率分布连续,忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用力,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。若所有的粒子都不能射出磁场,则下列说法正确的是(　　)
A.粒子速度的最大值为
B.粒子速度的最大值为
C.某粒子恰好不从大圆边界射出磁场,其在磁场中运动的时间为(不考虑粒子再次进入磁场的情况)
D.某粒子恰好不从大圆边界射出磁场,其在磁场中运动的时间为(不考虑粒子再次进入磁场的情况)
二、非选择题:共2题,共18分。
8.(8分)(2024·扬州二模)如图所示,在坐标系xOy中,x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场(包含x轴),磁感应强度大小为B0。质量为m、电荷量为-q的带电粒子在纸面内从P点与y轴正方向成α=30°方向射入第一象限磁场,已知P点的纵坐标yP=d,不计粒子重力。
(1)若粒子不离开磁场,求粒子速度的最大值vm;
(2)若粒子离开磁场,求粒子在磁场中运动时间t的范围。
9.(10分)(2024·扬州中学开学考)如图所示,宽度为L、足够长的匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。绝缘长薄板MN置于磁场的右边界,粒子打在板上时会被反弹(碰撞时间极短),反弹前后竖直分速度不变,水平分速度大小不变、方向相反。磁场左边界上O处有一个粒子源,向磁场内沿纸面各个方向发射质量为m、电荷量为+q、速度为v的粒子,不计粒子重力和粒子间的相互作用,粒子电荷量保持不变。
(1)要使粒子在磁场中运动时打不到绝缘薄板,求粒子速度v满足的条件;
(2)若v=,一些粒子打到绝缘薄板上反弹回来,求这些粒子在磁场中运动时间的最小值t。
参考答案
1.C　解析 根据Φ=BSsin 30°=S(B0-kt)=B0S-Skt,可知图像C正确。故选C。
2.D　解析 根据磁感应强度的定义式,可得B=,即T=,根据电功率表达式P=I2R,解得R=,即Ω=,故A、B、C项错误,D项正确。
3.C　解析 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,如图所示,粒子源最左端发射的粒子落在A点,最右端发射的粒子落在B点,故选C。
4.B　解析 导线A对导线B的作用力与导线B对导线A的作用力是一对相互作用力,等大反向,选项A错误;根据右手螺旋定则,I1在O点的磁场方向向里,I2在O点的磁场方向向外,但因I15.C　解析 因为粒子从第三象限射出,粒子必须逆时针旋转,故粒子带正电,故A错误;由洛伦兹力提供向心力qvB=m,当粒子恰好从x轴负半轴射出磁场时,半径最大,为R,故最大速度为v=,B错误;粒子在磁场中运动周期为T=,直接射入第三象限的粒子,从第三象限的磁场区域中射出,则圆心角一定小于180°,所以运动时间tt'>T=,故可能为,D错误。故选C。
6.B　解析 由于电子源发射的电子速率相同,电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有ev0B=m,解得R==L,即所有电子的半径都相等,由左手定则可知,电子进入磁场后顺时针做圆周运动,所以其从AC边射出的一个临界位置为从A点射出,此时θ=60°,如图所示,由题意及分析可知,当粒子在0°≤θ≤60°范围内,电子从AC边上射出,当电子从AC边射出时,由几何关系可知从AC边射出的电子占总电子的,故A项错误;由题意及分析可知,当粒子在60°≤θ≤150°范围内,电子从AD边射出,当电子从AD边射出时,由几何关系可知从AD边射出的电子占总电子的,故B项正确;由题意及分析可知,当粒子在150°≤θ≤180°范围内,当电子从OD边射出时,由几何关系可知从OD边射出的电子占总电子的,故C项错误;电子在磁场中做匀速圆周运动,其周期为T,有T=,在磁场中运动的时间为t,有,整理有t=,即电子运动的圆心角越小,其在磁场中运动的时间就越短,圆心角所对应的弦长越小,其圆心角越小,所以最短时间即为弦长的最小值,当弦与AC边垂直时,弦长最短,由几何关系知此时对应的入射角θ不等于30°,故D项错误。
7.C　解析 根据洛伦兹力提供向心力qvB=m,可得粒子的运动半径为r=,可知粒子速度最大时,运动半径最大,作出粒子的运动轨迹如图所示,根据几何关系有(2R-r)2=R2+r2,联立解得r=R,v=,故A、B项错误;某粒子恰好不从大圆边界射出磁场,即粒子速度最大时,根据几何关系有tan ,则=53°,∠ACD=106°,解得其在磁场中运动的时间为t=×T=,故C项正确,D项错误。
8.答案 (1)　(2)甲
解析 (1)若粒子刚好不离开磁场,则运动轨迹与x轴相切,如图甲所示
由几何关系d=rsin α+r
由洛伦兹力提供向心力有qvmB0=m
联立解得vm=。
乙
(2)粒子在磁场中的运动周期T=
当粒子刚好离开磁场时,在磁场中运动时间最长,t1=T=
当粒子速度越来越大,粒子的半径足够大时,可视为粒子从磁场边界x轴上进入磁场,粒子在磁场中运动时间最短,如图乙所示,则t2=T=T=
综上所述,粒子离开磁场,在磁场中运动时间的范围为9.答案 (1)v<　(2)
甲
解析 (1)设粒子在磁场中运动的轨道半径为r1,则有
qvB=m
如图甲所示,要使粒子在磁场中运动时打不到绝缘薄板,应满足2r1解得v<。
(2)粒子在磁场中做圆周运动的周期
T=
设运动的轨道半径为r2,则有
qvB=m
解得r2=L
在磁场中运动时间最短的粒子通过的圆弧对应的弦长最短,粒子运动轨迹如图乙,由几何关系可知最短时间t=2×,解得t=。
乙
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑