2023屆高三物理一輪復(fù)習68磁場對運動電荷(帶電體)的作用（原卷版）

專題68磁場對運動電荷（帶電體）的作用

考點一磁場對運動電荷的作用——洛倫茲力（1-14T）

考點二磁場對運動帶電體的作用（15-22T）

考點一磁場對運動電荷的作用力——洛倫茲力

1.洛倫茲力的方向根據(jù)左手定則判斷。洛倫茲力既垂直于6,也垂直于％即垂直于8與y決定的平

面.

左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心

垂直進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲

力的方向。負電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。

2.洛倫茲力的大小

Dr〃目時，40；

2）r_L8時，F(xiàn)=qvB;

3）r與8的夾角為。時，F(xiàn)=qvBsix?Oo

3.帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期

1）?qvB=πr~,可得r=d

2）由胃粉片笫，可得「鬻

4.螺距:當V與6的夾角為。時，帶電粒子在勻強磁場中做螺旋運動，帶電粒子在一個周期T內(nèi)沿著螺

旋軸線方向運動的距離即螺距，螺距為X=vcosθT.

1.質(zhì)子和一價鈉離子分別垂直進入同一勻強磁場中做勻速圓周運動.如果它們的圓周運動半徑恰好相等,

這說明它們在剛進入磁場時（）

A.速率相等B.質(zhì)量和速率的乘積相等

C.動能相等I）.質(zhì)量相等

2.如圖所示，一束電子流沿管的軸線進入螺線管，忽略重力，電子在管內(nèi)的運動應(yīng)該是（）

A.當從a端通入電流時,電子做勻加速直線運動

B.當從6端通入電流時,電子做勻加速直線運動

C.不管從哪端通入電流,電子都做勻速直線運動

D.不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運動

3.在地球赤道上，某放射源產(chǎn)生的一束α粒子（即氫原子核、帶正點粒子）沿豎直向上的方向射出，考慮

到地磁場的影響，這一束a粒子的運動軌跡將（）

A.向東偏轉(zhuǎn)B.向西偏轉(zhuǎn)C.向南偏轉(zhuǎn)D.向北偏轉(zhuǎn)

4.（2022?廣東?禪城實驗高中高三階段練習）如圖所示，用洛倫茲力演示儀可以觀察電子在磁場中的運

動徑跡。圖甲是洛倫茲力演示儀的實物圖，圖乙是結(jié)構(gòu)示意圖。勵磁線圈通電后可以產(chǎn)生垂直紙面的勻強

磁場，勵磁線圈中的電流越大，產(chǎn)生的磁場越強。圖乙中電子經(jīng)電子槍中的加速電場加速后水平向左垂直

磁感線方向射入磁場。圖丙是勵磁線圈示意圖。下列關(guān)于實驗現(xiàn)象和分析正確的是（）

玻璃泡

勵磁線圈

加速電壓

選擇檔

甲實物照片丙勵磁線圈

A.僅增大勵磁線圈中的電流，電子束徑跡的半徑變大

B.僅升高電子槍加速電場的電壓，電子束徑跡的半徑變大

C.僅使電子槍加速電壓增加到原來的2倍，電子束徑跡的半徑也增加到原來的2倍。

D.要使電子形成如圖乙的運動徑跡，圖乙中勵磁線圈應(yīng)通以（沿垂直紙面向里方向觀察）逆時針方向的電

流

5.（2023?全國?高三專題練習）如圖是比荷相同的兩粒子從。點垂直進入直線邊界勻強磁場區(qū)域的運動

軌跡，下列說法正確的是（）

××××××××

A.a帶負電，8帶正電B.a的帶電量比6的帶電量小

C.a運動的速率比6的小D.a的運動時間比6的短

6.（2022?寧夏?銀川二中高二期末）薄鋁板將同一勻強磁場分成I、∏兩個區(qū)域，高速帶電粒子可穿過

鋁板一次，在兩個區(qū)域內(nèi)運動的軌跡如圖所示，半徑%>/?2。假定穿過鋁板前后粒子電荷量保持不變，但

速率減小，則該粒子（）

?.帶正電

B.在I、∏區(qū)域的運動速度大小相同

C.在I、II區(qū)域的運動時間相同

D.從II區(qū)域穿過鋁板運動到I區(qū)域

7.（2022?北京?高考真題）正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂直

于紙面的勻強磁場，從夕點發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運動軌跡如圖中1、2、3所示。下列說

B.軌跡1對應(yīng)的粒子運動速度越來越大

C.軌跡2對應(yīng)的粒子初速度比軌跡3的大D.軌跡3對應(yīng)的粒子是正電子

8.（2022?廣東廣州?二模）（多選）地磁場能有效抵御宇宙射線的侵入赤道剖面外地磁場可簡化為包圍地

球一定厚度的勻強磁場，方向垂直該剖面，如圖所示。圖中給出了速度在圖示平面內(nèi)，從。點沿平行與垂

直地面2個不同方向入射的微觀帶電粒子（不計重力）在地磁場中的三條運動軌跡a、反c,且它們都恰不

能到達地面則下列相關(guān)說法中正確的是（)

'、、、XX

?.沿a軌跡運動的粒子帶正電

B.若沿a、C兩軌跡運動的是相同的粒子,則C粒子的速率更大

C.某種粒子運動軌跡為a,若它速率不變,只是改變?nèi)肷涞卮艌龅乃俣确较?，則只要其速度在圖示平面內(nèi),

粒子可能到達地面；

D.某種粒子運動軌跡為6,若它以相同的速率在圖示平面內(nèi)沿其他方向入射，則有可能到達地面

9.（2022?江蘇徐州?高二期末）如圖所示，質(zhì)子以初速度「進入磁感應(yīng)強度為6且足夠大的勻強磁場中,

速度方向與磁場方向的夾角為8。已知質(zhì)子的質(zhì)量為血電荷量為比重力不計，則（）

B

H

v\

?.質(zhì)子運動的軌跡為螺旋線，螺旋線的中軸線方向垂直于紙面向里

b?質(zhì)子做螺旋線運動的半徑為警

c?質(zhì)子做螺旋線運動的周期為;≥

D?一個周期內(nèi)，質(zhì)子沿著螺旋線軸線方向運動的距離（即螺距）為網(wǎng)祥

10.（2022?陜西?咸陽市高新一中高三階段練習）中科院等離子體物理研究所設(shè)計制造了全超導(dǎo)非圓界

面托卡馬克實驗裝置（EAST）,這是我國科學家率先建成的世界上第一個全超導(dǎo)核聚變“人造太陽”實驗

裝置。將原子核在約束磁場中的運動簡化為帶電粒子在勻強磁場中的運動，如圖所示。磁場方向水平向右，

磁感應(yīng)強度大小為8甲粒子速度方向與磁場垂直，乙粒子速度方向與磁場方向平行，丙粒子速度方向與磁

場方向間的夾角為仇所有粒子的質(zhì)量均為必，電荷量均為+q,且粒子的初速度方向在紙面內(nèi)，不計粒子重

力和粒子間的相互作用，則（）

_____________丙⑨r%BT

↑v乙以二

-?------------------------------>

甲

A.甲粒子受力大小為qvB,方向水平向右

B.乙粒子的運動軌跡是拋物線

C.丙粒子在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，其動能不變

D.從圖中所示狀態(tài)，經(jīng)過當時間后，丙粒子位置改變了"三警

H.（2022?湖北?高考真題）（多選）如圖所示，一帶電粒子以初速度。沿X軸正方向從坐標原點。射入，

并經(jīng)過點P（a>0,力0）.若上述過程僅由方向平行于y軸的勻強電場實現(xiàn)，粒子從。到P運動的時間為

3到達P點的動能為其“若上述過程僅由方向垂直于紙面的勻強磁場實現(xiàn)，粒子從。到P運動的時間為

t2,到達P點的動能為E2。下列關(guān)系式正確的是?（）

OaX

A.tι<t2B.t>t2

C.EkKEk2D.Ek>Ek2

—0—

12.（2022?廣東?珠海市第二中學模擬預(yù)測）K-介子衰變的方程為：K-→n+π,其中K-介子和JI介

子帶負電，電量為元電荷，口°介子不帶電，一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓

弧/只衰變后產(chǎn)生的“一介子的軌跡為圓弧陽，兩軌跡在尸點相切如圖所示，它們的半徑之比RK-與Rjl-之

O-O

比為2：1,π介子的軌跡未畫出。由此可知JI的動量大小與人的動量大小之比為（）

X×P×4

A.1：1B.1：2C,1：3D.1：4

13.（2022?浙江）（多選）如圖為某一徑向電場的示意圖，電場強度大小可表示為￡=a為常量。比

r

荷相同的兩粒子在半徑r不同的圓軌道運動。不考慮粒子間的相互作用及重力，則（）

Λ.軌道半徑r小的粒子角速度一定小

B.電荷量大的粒子的動能一定大

C.粒子的速度大小與軌道半徑「一定無關(guān)

D.當加垂直紙面磁場時?，粒子一定做離心運動

14.（2022?湖南?長郡中學模擬預(yù)測）人們通常利用運動的合成與分解，把比較復(fù)雜的機械運動等效分

解為兩個或多個簡單的機械運動進行研究。下列情境中物體的運動軌跡都形似彈簧，其運動可分解為沿軸

線的勻速直線運動和垂直軸線的勻速圓周運動。

（1）情境1：在圖1甲所示的三維坐標系中，質(zhì)點1沿念方向以速度「做勻速直線運動，質(zhì)點2在/龍平

面內(nèi)以角速度3做勻速圓周運動。質(zhì)點3同時參與質(zhì)點1和質(zhì)點2的運動，其運動軌跡形似彈簧，如乙圖所

示。質(zhì)點3在完成一個圓運動的時間內(nèi)，沿帆方向運動的距離稱為一個螺距，求質(zhì)點3軌跡的“螺距”辦

（2）情境2：如圖2所示為某磁聚焦原理的示意圖，沿。*方向存在勻強磁場B,一質(zhì)量為以電荷量為小

初速度為。的帶正電的粒子，沿與公夾角為α的方向入射，不計帶電粒子的重力。求帶電粒子軌跡的“螺

距”

（3）情境3：2020年12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月壤回到地球。登月前，嫦娥五號在距離月球

表面高為人處繞月球做勻速圓周運動，嫦娥五號繞月的圓平面與月球繞地球做勻速圓周運動的平面可看作

垂直，如圖3所示。己知月球的軌道半徑為r,月球半徑為此且？》凡地球質(zhì)量為材燭，月球質(zhì)量為加〃,

嫦娥五號質(zhì)量為腸，引力常量為以求嫦娥五號軌跡的“螺距”必。

考點二磁場對運動帶電體的作用

15.（2022?全國?高三專題練習）（多選）如圖，一根足夠長的直導(dǎo)線水平放置，通以向右的恒定電流/,

其正上方。點用絕緣細線懸掛帶正電的金屬小球，將小球從a點無初速度釋放，小球在直導(dǎo)線所處的豎直

平面內(nèi)做往復(fù)運動，其中8是最低點，C是右側(cè)最高點，下列說法正確的是（）

A.小球每次經(jīng)過6點時細線拉力大小相等

B.小球從a到人與從6到C的時間相等

C.a點與C點一定等高

D.僅增大電流/,其他條件不變，C點將比a點低

16.（2023?全國?高三專題練習）如圖所示，一內(nèi)壁光滑、上端開口下端封閉的絕緣玻璃管豎直放置，

高為方，管底有質(zhì)量為依電荷量為+g的小球，玻璃管以速度「沿垂直于磁場方向進入磁感應(yīng)強度為B、方

向垂直紙面向里的勻強磁場中。在外力作用下，玻璃管在磁場中運動速度保持不變，小球最終從上端管口

飛出，在此過程中，下列說法正確的是（）

?-iI!×××

↑∣v；x××

力廣!×××

IIx×X

Ib卜XX

A.洛倫茲力對小球做正功

B.小球機械能的增加量等于qr仍

C.小球相對于地面做加速度不斷變化的曲線運動

D.小球在玻璃管中的運動時間與玻璃管的速度成反比

17.（多選）如圖所示，甲帶正電，乙是不帶電的絕緣塊，甲、乙疊放在一起置于光滑的水平地面上，空間

存在著水平方向的的勻強磁場，在水平恒力F的作用下，甲、乙無相對滑動的一起向左加速運動，在加速

運動階段（）

XXXXX

回

×EX乙XX

77777777777777777777777777）

××××X

A.甲、乙兩物塊之間的摩擦力不斷增大

B.甲、乙兩物塊之間的摩擦力不變

C.甲、乙向左運動的加速度不斷減小

D.甲對乙的壓力不斷增大

18.（2022?山西長治?高三階段練習）如圖所示，空間有一垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小

為氏一質(zhì)量2τn且足夠長的不帶電絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板的左端無初速放置一質(zhì)量為血電

荷量+q的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數(shù)為0.2,滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力。

現(xiàn)對木板施加方向水平向左，大小為F=O.9mg的恒力，g為重力加速度。則（）

B

'7ΠΠΠTΓfTΠ7ΠΠΠTΠTΠ7m7ΠITΠ77TΠ77TΠTΠTΠTΠ7TΠT

A.最終滑塊以Y的速度勻速運動

qB

B.最終木板以0.45g的加速度做勻加速運動

C.整個過程中，木板加速度由0.3g逐漸增大到0.45g

D.整個過程中，滑塊先與木板一起勻加速運動，然后再做加速度減小的加速運動，最后做勻速運動

19.（多選）如圖所示，空間存在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，場內(nèi)有一絕緣的足夠長的直

桿，它與水平面的傾角為0,一帶電量為-q、質(zhì)量為Tn的小球套在直桿上，從1點由靜止沿桿下滑，小球與

桿之間的動摩擦因數(shù)為“，在小球以后的運動過程中，下列說法正確的是（）

A.小球的加速度一直在減小

B.小球的速度先增大后不變

C.小球下滑的最大加速度為anι=gsinθ

D.小球下滑的最大速度41=嘴

20.（2022?全國?高三課時練習）如圖所示，質(zhì)量為加、帶電荷量為q的小球，在傾角為。的光滑絕緣斜面

上由靜止開始下滑。圖中虛線是左、右兩側(cè)勻強磁場（圖中未畫出）的分界線，左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強右右

側(cè)磁場的磁感應(yīng)強度為8,兩磁場的方向均垂直于紙面向外。當小球剛下滑至分界線時，對斜面的壓力恰好

為0.已知重力加速度為g,斜面足夠長，小球可視為質(zhì)點。

⑴判斷小球帶何種電荷。

⑵求小