2025年高考物理解密之磁場(chǎng)

一.選擇題（共io小題）

1.（2024?天津）如圖所示，兩根不計(jì)電阻的光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成

某一角度，導(dǎo)軌上端用直導(dǎo)線連接，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。具有一定阻值的金

屬棒從某高度由靜止開(kāi)始下滑，下滑過(guò)程中MV始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，則所受的安培力產(chǎn)

2.（2024?成都模擬）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如

圖所示，將一厚度為d的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)8中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面E、尸間通以電流/時(shí)，另外

兩側(cè)M、N間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中定向移動(dòng)形成電流的載流子受洛倫

茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，在M、N間產(chǎn)生霍爾電壓半導(dǎo)體的載流子有自由電子或空穴（相當(dāng)

A.若該半導(dǎo)體是空穴導(dǎo)電，則M側(cè)的電勢(shì)低于N側(cè)的電勢(shì)

B.若只增大半導(dǎo)體薄片的厚度d,則霍爾電壓U〃將增大

C.若只增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8,則霍爾電壓將增大

D.若只增大電流/,則霍爾電壓U〃將減小

3.（2024?蘇州三模）極光是由太陽(yáng)發(fā)射的高速帶電粒子受地磁場(chǎng)的影響，進(jìn)入兩極附近時(shí)，撞擊并激發(fā)

高空中的空氣分子和原子引起的,假如我們?cè)诒睒O地區(qū)仰視，發(fā)現(xiàn)正上方如圖所示的沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)弧

狀極光，則關(guān)于這一現(xiàn)象中的高速粒子的說(shuō)法正確的是（）

A.該粒子帶負(fù)電

B.該粒子軌跡半徑逐漸增大

C.若該粒子在赤道正上方垂直射向地面，會(huì)向東偏轉(zhuǎn)

D.地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地球表面的該粒子的阻擋作用在南、北兩極附近最強(qiáng)

4.（2024?海安市校級(jí)二模）某同學(xué)利用手機(jī)物理工坊測(cè)量當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖甲所示，以手

機(jī)顯示屏所在平面為xOy平面，在手機(jī)上建立直角坐標(biāo)系，該同學(xué)測(cè)量時(shí)z軸始終保持豎直向上，手機(jī)xQy

平面繞z軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，手機(jī)顯示出各軸磁場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如圖乙所示）。當(dāng)外界磁場(chǎng)分量與坐標(biāo)軸正方向相

同時(shí)則顯示正值，相反則顯示負(fù)值，根據(jù)圖像可推知，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.圖中％時(shí)刻無(wú)軸正方向指向地球北方

B.圖中“時(shí)刻）:軸正方向指向地球南方

C.%時(shí)間內(nèi)手機(jī)剛好繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)了一周

D.通過(guò)2軸數(shù)據(jù)可知測(cè)鼠地在南半球

5.（2024?沙坪壩區(qū)校級(jí)模擬）地球本身是一個(gè)大磁體，其磁場(chǎng)分布如圖所示。目前學(xué)術(shù)界對(duì)于地磁場(chǎng)的

形成機(jī)制尚無(wú)共識(shí)。一種理論認(rèn)為地磁場(chǎng)主要源于地表電荷隨地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形電流。基于此理論，下

列判斷正確的是（）

2

地球自轉(zhuǎn)方向

B.若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，則地表上任一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度均減小

C.地球赤道上方各點(diǎn)處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同

D.赤道上穿過(guò)地表單位面積的磁通量比兩極處大

6.（2024?重慶模擬）《大國(guó)重器》節(jié)目介紹的G/L輸電系統(tǒng)的三相共箱技術(shù)，如圖甲所示，管道內(nèi)部有三

根絕緣超高壓輸電線纜平行且間距相等，截面圖如圖乙所示，上方兩根輸電線纜A、8連線水平，某時(shí)刻

4、C中電流方向垂直于紙面向里，8中電流方向垂直于紙面向外，A、B、C中電流大小均為/,則（

）

支…………

'、V0/

I

甲乙

A.正三角形中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0

B.4、4連線中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度斜向左上方

C.A、C輸電線纜相互吸引

D.A、8輸電線纜相互吸引

7.（2024?渾南區(qū)校級(jí)三模）磁懸浮地球儀內(nèi)部存在永磁鐵，當(dāng)?shù)鬃姾蟮厍騼x可以懸浮在空中，用手

轉(zhuǎn)劭地球儀，可生動(dòng)地展現(xiàn)地球在太空中的形態(tài)。若用手觸碰地球儀使其偏離平衡位置少許.底座中的霍

爾元件能檢測(cè)到磁場(chǎng)的變化，松手后，負(fù)反饋機(jī)制會(huì)使地球儀重新回到平衡位置不掉落，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的

是（）

A.地球儀懸浮時(shí)處于失重狀態(tài)

B.地球儀利用了電流的磁效應(yīng)

C.地球儀能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)榫哂袘T性

D.地球儀利用磁場(chǎng)將南北極鎖定，使其只能繞地軸旋轉(zhuǎn)

3

8.（2024?江西模擬）如圖所示，粒子甲垂直他邊界進(jìn)入垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)發(fā)生核反應(yīng)：甲f乙

+內(nèi)，產(chǎn)生的乙和內(nèi)粒子垂直經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的軌跡如圖所示。已知乙和內(nèi)的電荷量大小相等，軌跡半徑之比為

5:3,不計(jì)重力及空氣阻力，則（）

A.甲帶正電B.乙?guī)ж?fù)電

C.甲、乙的動(dòng)量大小之比為8:5D.乙、丙的動(dòng)量大小之比為1:1

9.（2024?海淀區(qū)校級(jí)三?！翟剖沂墙柚^(guò)飽和水蒸氣在離子上凝結(jié)來(lái)顯示通過(guò)它的帶電粒子徑跡的裝置。

如耳為一張?jiān)剖抑信臄z的照片。云室中加了垂直于紙面向外的磁場(chǎng)。圖中b、c、d、e是從。點(diǎn)發(fā)出

的一些正電子或負(fù)電子的徑跡。有關(guān)這些徑跡以下判斷正確的是（）

A.d、e都是正電子的徑跡

B.“徑跡對(duì)應(yīng)的粒子動(dòng)量最大

C.〃徑跡對(duì)應(yīng)的粒子動(dòng)能最大

D.a徑跡對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)

10.（2024?東西湖區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，有一范圍足夠大的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,一個(gè)質(zhì)最

為〃?、電荷量為+q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣豎直長(zhǎng)桿上，環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為現(xiàn)使圓

環(huán)以初速度%向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間辦圓環(huán)回到出發(fā)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，取豎直向上為正方向。下列描述該過(guò)

程中圓環(huán)的速度u隨時(shí)間八摩擦力F,隨時(shí)間/、動(dòng)能心隨位移x、機(jī)械能“隨位移工變化規(guī)律的圖象中,

不可能正確的是（）

4

II.（2024?開(kāi)福區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，在某空間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)有一直線PQ與水平面成45。角，在PQ兩

側(cè)存在垂直于紙面且方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8。從直線上的（〃點(diǎn)水平向右射出速率為v

的粒子，粒子帶正電，比荷為火,若粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)直線PQ上的。點(diǎn)，粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到〃點(diǎn)的時(shí)間

為f。已知必=",不計(jì)粒子重力。則（）

8可能為也8可能為叵

A.B.

kd2kd

/可能為越㈣L定為必

C.D.

4v4v

12.（2024?龍鳳區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，在xQy平面的第一、二象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向里II勺勻強(qiáng)磁場(chǎng),

磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為在第三、四象限-d啜60范圍內(nèi)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在坐標(biāo)原點(diǎn)O有一個(gè)

粒子源可以向x軸上方以不同速率向各個(gè)方向發(fā)射質(zhì)量為〃?、電荷量為9的帶正電粒子，x軸上的尸點(diǎn)坐

標(biāo)為（-d,O）,y軸上的。點(diǎn)坐標(biāo)為（0,-d）。不計(jì)粒子的重力及粒子之間的相互作用。下列說(shuō)法中正確的是

)

5

A.所有經(jīng)過(guò)尸點(diǎn)的粒子最小速度為匕.=幽

2m

B.若以最小速率經(jīng)過(guò)。點(diǎn)的粒子又恰好能過(guò)Q點(diǎn)，則電場(chǎng)強(qiáng)度大小為七=返

m

c.沿不同方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的粒子要經(jīng)過(guò)。點(diǎn)，速度大小一定不同

D.所有經(jīng)過(guò)尸點(diǎn)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均相同

13.（2024?福建）如圖，用兩根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)繩將半徑為/■的半圓形銅環(huán)豎宜懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁

場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,方向垂直紙面向外，銅環(huán)兩端〃、。處于同一水平線。若環(huán)中通有大小為/、

方向從。到人的電流，細(xì)繩處于繃直狀態(tài)，則（）

A.兩根細(xì)繩拉力均比未通電流時(shí)的大

B.兩根細(xì)繩拉力均比未通電流時(shí)的小

C.銅環(huán)所受安培力大小為24/

D.銅環(huán)所受安培力大小為力仍

14,（2024?羅湖區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲，用強(qiáng)磁場(chǎng)將百萬(wàn)度高溫的等離子體（等量的正離子和電子）約束在

特定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)受控核聚變的裝置叫托克馬克。我國(guó)托克馬克裝置在世界上首次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行100秒的成

績(jī)，多個(gè)磁場(chǎng)才能實(shí)現(xiàn)磁約束，其中之一叫縱向場(chǎng)，圖乙為其橫截面的示意圖，越靠管的右側(cè)磁場(chǎng)越強(qiáng)。

盡管等離子體在該截面上運(yùn)動(dòng)的曲率半徑遠(yuǎn)小于管的截面半徑，但如果只有縱向場(chǎng)，帶電粒子還會(huì)逐步向

管壁“漂移”，導(dǎo)致約束失敗。不計(jì)粒子重力，若僅在縱向場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是（）

6

A.正離子在縱向場(chǎng)中沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)

B.帶電粒子在縱向場(chǎng)中的速度大小不變

C.在縱向場(chǎng)中，帶電粒子將發(fā)生左右方向的漂移

D.在縱向場(chǎng)中，帶電粒子將發(fā)生上下方向的漂移

15.（2024?湖南一模）蜜蜂飛行時(shí)依靠蜂房、采蜜地點(diǎn)和太陽(yáng)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行定位做“8”字形運(yùn)動(dòng)，以此告

知司伴蜜源方位。某興趣小組用帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模擬蜜蜂的運(yùn)動(dòng)。如圖所示，空間存在范

圍足夠大垂直紙面、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I、II,其上、下邊界分別為MN、PQ,間距為d,與尸。

之間存在沿水平方向且大小始終為￡=也殳的勻強(qiáng)電場(chǎng)，當(dāng)粒子通過(guò)MN進(jìn)入電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)方向水

qd

平句右；當(dāng)粒子通過(guò)PQ進(jìn)入電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)方向水平向左?，F(xiàn)有?質(zhì)量為〃?、電荷量為+,/的粒子在

紙如內(nèi)以初速度％從A點(diǎn)垂直MN射入電場(chǎng)，一段時(shí)間后進(jìn)入磁場(chǎng)H,之后又分別通過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)I,

以速度%回到A點(diǎn)，磁場(chǎng)I【的磁感應(yīng)強(qiáng)度叢=幽，不計(jì)粒子重力。則下列說(shuō)法正確的是（

qd

XXx

Xv叱Xx

XXXX

Pv..........................……Q

d|V電場(chǎng)

M一L：..N

?A??

??娜勿I,?

????

A.粒子在水平向右的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的位移大小為d

B.粒子在磁場(chǎng)n中運(yùn)動(dòng)的速度大小

c.粒子在磁場(chǎng)n中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的弦長(zhǎng)為&

2

D.磁場(chǎng)I的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小優(yōu)=皿

3qd

三,填空題（共5小題）

7

16.（2024?思明區(qū)校級(jí)模擬）在城市建設(shè)施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置.，如圖所示，有一種

探則方法是，百先給金屬長(zhǎng)宜管線通上電流，再用可以測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向的儀器進(jìn)行以下操作：①用測(cè)

量?jī)x在金屬管線附近的水平地面上找到磁場(chǎng)的最強(qiáng)的某點(diǎn)，記為〃；②在。點(diǎn)附近的地面上，找到與〃點(diǎn)

磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的若干點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成直線所；③在地面上過(guò)。點(diǎn)垂直于所的直線上，找到磁場(chǎng)方向

與地面夾角為45。的。、c兩點(diǎn)，測(cè)得。、c兩點(diǎn)距離為L(zhǎng),由此可確定金屬管線—（填“平行”或“垂

直”）于叮，深度為—。

水平地面__________________

j金屬管線

（）一1

17.（2024?松江區(qū)校級(jí)三模）圖是磁電式電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，該電表利用的物理原理是—，寫(xiě)出一

條能提高該電表的靈敏度措施是：o

18.（2024?泉州模擬）利用霍爾效應(yīng)制成的傳感器被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖，寬為"的金屬板

置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與金屬板垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8。當(dāng)金屬板通入如圖所示的電流時(shí)，金屬

板—（填“上，“下”）表面聚集電子，產(chǎn)生霍爾電壓；若已知電子定向移動(dòng)速率為?則金屬板上

產(chǎn)生的霍爾電壓為。

XXXX

B?

XXXXd

I

X---------X-----------x----------><-1■?

19.（2023?金山區(qū)二模）已知環(huán)形電流在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與其半徑成反比。紙面內(nèi)閉合線圈由兩

個(gè)相同的同心半圓電阻絲構(gòu)成，電流從A流入，由3流出，如圖所示。流經(jīng)上半圓的電流在圓心O點(diǎn)產(chǎn)生

磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為3,方向；線圈中電流在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。

8

AOB

20.（2023?黃浦區(qū)二模）四根完全相同的長(zhǎng)直導(dǎo)線互相平行，它們的截面處于正方形必〃的四個(gè)頂點(diǎn)，導(dǎo)

線中都通有大小相同的電流，方向如圖所示。正方形對(duì)角線的交點(diǎn)為O,通電導(dǎo)線〃在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)

強(qiáng)度為〃，四根通電導(dǎo)線在。點(diǎn)女生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向?yàn)?/p>

四,解答題（共5小題）

21.（2025?邯鄲一模）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形ABDC區(qū)域（含邊界）內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度方

向向下且與4c邊平行。一質(zhì)量為/〃、電荷量為+,/的帶電粒子從A點(diǎn)沿方向以初速度％射入勻強(qiáng)電場(chǎng),

恰好能從。點(diǎn)飛出。不計(jì)粒子重力。

（I）求粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，及速度偏轉(zhuǎn)角8的正切值;

（2）若將正方形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng)換成垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子仍以相同速度％從A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),

粒子以相同偏轉(zhuǎn)角夕從8。邊飛出。求磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的比值。

AB

D

22.（2024?福建）如圖，直角坐標(biāo)系xQv中，笫1象限內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。第11、111象限中

有兩平行板電容器G、其中C1垂直x軸放置.，極板與工軸相交處存在小孔“、N；垂直），軸放置，

上、下極板右端分別緊貼y軸上的夕、O點(diǎn)。一帶電粒子從M靜止釋放，經(jīng)電場(chǎng)直線加速后從N射出，

緊貼C?下極板進(jìn)入。2,而后從P進(jìn)入第1象限；經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好垂直x軸離開(kāi)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線

所示。已知粒子質(zhì)量為〃?、帶電吊為9，O、尸間距離為d,4、C2的板間電壓大小均為U,板間電場(chǎng)

9

視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，不計(jì)重力，忽略邊緣效應(yīng)。求:

（I）粒子經(jīng)過(guò)N時(shí)的速度大小；

（2）粒子經(jīng)過(guò)。時(shí)速度方向與），軸正向的夾角;

（3）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。

23.（2024?羅湖區(qū)校級(jí)模擬）亥姆霍茲線圈是一對(duì)平行的完全相同的圓形線圈。如圖所示，兩線圈通入方

向相同的恒定電流，線圈間形成平行于中心軸線QQ的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，沿QO?建立％軸，一足夠大的圓形探測(cè)

屏垂直于x軸放置，其圓心尸點(diǎn)位于％軸上。在線圈間加上平行于x軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子源從N軸上的O點(diǎn)

以垂直于大軸的方向持續(xù)發(fā)射初速度大小為%的粒子。已知粒子質(zhì)量為機(jī)，電荷量為（q>0）,電場(chǎng)強(qiáng)度大

小為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為A,電場(chǎng)和磁場(chǎng)均沿x軸正方向，不計(jì)粒子重力和粒子間相互作用。若未加電

場(chǎng)，粒子可以在線圈間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

（I）若未加電場(chǎng)，求粒子做圓盾運(yùn)動(dòng)的半徑，?；

（2）加入電場(chǎng)后，沿x軸方向左右調(diào)節(jié)探測(cè)屏，求粒子打在探測(cè)屏上的點(diǎn)距探測(cè)屏圓心尸點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離。;

（3）加入電場(chǎng)后，沿x軸方向左右調(diào)節(jié)探測(cè)屏，若要使粒子恰好打在探測(cè)屏的圓心尸點(diǎn)，求此時(shí)尸點(diǎn)與

粒子源間的距離

24.（2024?重慶）有人設(shè)計(jì)了一種粒子收集裝置。如圖所示，比荷為幺的帶正電的粒子，由固定于M點(diǎn)

m

的發(fā)射槍?zhuān)圆煌乃俾噬涑龊?，沿射線MN方向運(yùn)動(dòng)，能收集各方向粒子的收集器固定在MN上方的K

點(diǎn)，O在MN上,且KO垂直于WN。若打開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)，空間將充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,方向垂直于紙

面句里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，速率為總的粒子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，打開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)，該粒子全被收集，不計(jì)粒子重力，忽

略磁場(chǎng)突變的影響。

(I)求OK間的距離。

(2)速率為4%的粒子射出瞬間打開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)，該粒子仍被收集，求間的距離。

(3)速率為4%的粒子射出后，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間再打開(kāi)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)，該粒子也能被收集。以粒子射出的時(shí)刻為

計(jì)時(shí)O點(diǎn)。求打開(kāi)磁場(chǎng)的那一時(shí)刻。

:K

25,(2024?江蘇四模)如圖所示，直線)，=34與)，軸之間有垂直于工。)，平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域1【，直線

4

』與尸%間有沿)，軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=3xl0W/〃z,另有一半徑R=爭(zhēng)!的圓形勻強(qiáng)

磁場(chǎng)區(qū)域/,磁感應(yīng)強(qiáng)度4=0.97,方向垂直坐標(biāo)平面向外，該圓與直線x=d和1軸均相切，且與x軸相

切于S點(diǎn)。一帶負(fù)電的粒子從S點(diǎn)沿y軸的正方向以速度％進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域/,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間進(jìn)入勻強(qiáng)

磁場(chǎng)區(qū)域H,且第一次進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域II時(shí)的速度方向與直線垂直。粒子速度大小%=3x105〃?/$,

粒子的比荷為且nlxio5。/依，粒子重力不計(jì)。己知sin37o=0.6,cos37°=0.8,求：

m

(I)粒子在圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域工中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大??；

(2)坐標(biāo)d的值；

(3)要使粒子能運(yùn)動(dòng)到x軸的負(fù)半軸，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域II的磁感應(yīng)強(qiáng)度必應(yīng)滿足的條件。

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2025年高考物理解密之磁場(chǎng)

參考答案與試題解析

一.選擇題（共10小題）

I.（2024?天津）如圖所示，兩根不計(jì)電阻的光滑金屬導(dǎo)軌平行放置.，導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成

某一角度，導(dǎo)軌上端用直導(dǎo)線連接，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。具有一定阻值的金

屬棒例N從某高度由靜止開(kāi)始下滑，下滑過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，則所受的安培力產(chǎn)

及其加速度〃、速度丫、電流/,隨時(shí)間，變化的關(guān)系圖像可能正確的是（）

【答案】A

【考點(diǎn)】安培力作用下的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題（力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系）

【專(zhuān)題】推理論證能力；推理法；電磁感應(yīng)與電路結(jié)合；定量思想

【分析】八5c根據(jù)題意設(shè)置相應(yīng)條件，由安培力的公式結(jié)合導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式、牛

頓第二定律分析尸、。、以及-的變化情況；

D根據(jù)閉合電路的歐姆定律導(dǎo)出電流表達(dá)式，再分析/-/圖像的變化情況。

【解答】解：ABC根據(jù)題意，設(shè)導(dǎo)體棒的電阻為R，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,導(dǎo)體棒速度

為口時(shí)，受到的安培力為￡=6〃=色上，可知尸"八由牛頓笫二定律可得，導(dǎo)體棒的加速度為

R

。=鱉必￡=gsin。一巨旦可知，隨著速度的增大，導(dǎo)體棒的加速度逐漸減小，當(dāng)加速度為零時(shí)，導(dǎo)

mmR

體棒開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，貝八T圖像的斜率逐漸減小直至為零時(shí)，速度保持不變，由于安培力尸與速度

v成正比，則/T圖像的斜率逐漸減小直至為零時(shí)，尸保持不變，故A正確，8C錯(cuò)誤；

D根據(jù)題意，由公式可得感應(yīng)電流為/=四，由數(shù)學(xué)知識(shí)可得"=處?"=四，由于加速度逐漸減

R△//?△/R

小，則/T圖像的斜率逐漸減?。汗?。錯(cuò)誤。

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故選：A。

【點(diǎn)評(píng)】考查電磁感應(yīng)的相關(guān)問(wèn)題，結(jié)合閉合電路的歐姆定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律等列式求解分析。

2.（2024?成都模擬）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如

圖圻示，將一厚度為d的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)“中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面E、尸間通以電流/時(shí)，另外

兩側(cè)M、N間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中定向移動(dòng)形成電流的教流子受洛倫

茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，在M、N間產(chǎn)生霍爾電壓U”。半導(dǎo)體的載流子有自由電子或空穴（相當(dāng)

A.若該半導(dǎo)體是空穴導(dǎo)電，則M側(cè)的電勢(shì)低于N側(cè)的電勢(shì)

B.若只增大半導(dǎo)體薄片的厚度4,則霍爾電壓U〃將增大

C.若只增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8,則霍爾電壓U”將增大

D.若只增大電流/,則霍爾電壓將減小

【答案】C

【考點(diǎn)】霍爾效應(yīng)與霍爾元件

【專(zhuān)題】定量思想；帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題；推理能力；推理法

【分析】4、根據(jù)左手定則得出粒子的偏轉(zhuǎn)方向，從而得出電勢(shì)的高低；

BCD,粒子受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，由此列式得出霍爾電壓的表達(dá)式，進(jìn)而判斷哪個(gè)選項(xiàng)正確。

【解答】解：A.若該半導(dǎo)體是空穴導(dǎo)電，即相當(dāng)于正電荷導(dǎo)電，根據(jù)左手定則可知，正電荷在洛倫茲力

作用下向M側(cè)聚集，可知M側(cè)電勢(shì)高于汽側(cè)電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；

B.由于M、N間產(chǎn)生電場(chǎng)，穩(wěn)定時(shí)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，設(shè)M、N間距離為。，霍爾元件長(zhǎng)為〃，

則有

qvB=Eq=^-q

a

設(shè)單位體積內(nèi)甩荷的數(shù)目為〃，杈據(jù)電流的微觀定義式有

nqSnqad

解得

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可知，若增大半導(dǎo)體薄片的厚度＜九則霍爾電壓U”將減小，故8錯(cuò)誤；

C.若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度8,則霍爾電壓U〃將增大，故C正確：

D.若增大電流/,則霍爾電壓U”將增大，故。錯(cuò)誤。

故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了霍爾效應(yīng)的相關(guān)應(yīng)用，根據(jù)左手定則得出粒子的受力方向，結(jié)合電場(chǎng)力和洛倫茲

力的等量關(guān)系即可完成分析。

3.（2024?蘇州三模）極光是由太陽(yáng)發(fā)射的高速帶電粒子受地磁場(chǎng)的影響，進(jìn)入兩極附近時(shí)，撞擊并激發(fā)

高空中的空氣分子和原子引起的,假如我們?cè)诒睒O地區(qū)仰視，發(fā)現(xiàn)正上方如圖所示的沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)弧

狀極光，則關(guān)于這一現(xiàn)象中的高速粒子的說(shuō)法正確的是（）

A.該粒子帶負(fù)電

B.該粒子軌跡半徑逐漸增大

C.若該粒子在赤道正上方垂直射向地面，會(huì)向東偏轉(zhuǎn)

D.地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地球表面的該粒子的阻擋作用在南、北兩極附近最強(qiáng)

【答案】C

【考點(diǎn)】地磁場(chǎng)；洛倫茲力的概念

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；推理論證能力

【分析】由于空氣阻力的作用，粒子速度逐漸減小，其運(yùn)動(dòng)半徑逐漸減小，因此圓周運(yùn)動(dòng)半徑逐漸減小，

從而確定高速粒子在北極上空運(yùn)動(dòng)的方向。結(jié)合地磁場(chǎng)方向向下指向地面，由左手定則可以判斷粒子帶正

電,

【解答】解：AB,根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式「=把，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中粒子因空氣阻力做

Bq

負(fù)功，動(dòng)能變小，速度減小，則半徑減小。在北極上空有向下的磁場(chǎng)，由地面上仰視粒子順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，

則由左手定則得粒子帶止電，故也錯(cuò)誤；

C、若該粒子在赤道正上方垂直射向地面，則由左手定則得會(huì)向東偏轉(zhuǎn)，故C正確；

。、粒子垂直射向地球，緯度越高，粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向天角越小，受到時(shí)洛倫茲力越小，越容易射

入地球大氣，阻擋作用弱；相反在低緯度地區(qū)，粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向夾角大，根據(jù)洛倫茲力的公式可

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知，受到時(shí)洛倫茲力大，粒子不容易射入地球大氣，阻擋作用強(qiáng)，所以地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地球表面的宇宙

射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)，故。錯(cuò)誤。

故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】題目以常見(jiàn)的自然現(xiàn)象為背景命題，考查了地磁場(chǎng)、左手定則、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等知識(shí)

點(diǎn),極光在地球上看為順時(shí)針?lè)较?，用左手定則可斷定高速粒子的電性。

4.（2024?海安市校級(jí)二模）某同學(xué)利用手機(jī)物理工坊測(cè)量當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖甲所示，以手

機(jī)顯示屏所在平面為.心），平面，在手機(jī)上建立直角坐標(biāo)系，該同學(xué)測(cè)量時(shí)z軸始終保持豎直向上，手機(jī)xOy

平而繞z軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，手機(jī)顯示出各軸磁場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如圖乙所示）。當(dāng)外界磁場(chǎng)分量與坐標(biāo)軸正方向相

同時(shí)則顯示正值，相反則顯示負(fù)值，根據(jù)圖像可推知，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.圖中乙時(shí)刻X軸正方向指向地球北方

B.圖中f2時(shí)刻軸正方向指向地球南方

C.乙時(shí)間內(nèi)手機(jī)剛好繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)了一周

D.通過(guò)z軸數(shù)據(jù)可知測(cè)量地在南半球

【答案】D

【考點(diǎn)】地磁場(chǎng)；磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義與物理意義

【專(zhuān)題】定量思想；推理法；磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；實(shí)驗(yàn)探究能力

【分析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，根據(jù)平行四邊形定則計(jì)算合磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

【解答】解：地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，在南半球，地磁場(chǎng)方向斜向上，豎直

分量豎直向上，水平分量指向北方；在北半球，地磁場(chǎng)方向斜向下，豎直分量豎直向下，水平分量指向北

方，如下圖所示，

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A、根據(jù)北半球地磁場(chǎng)保持水平分量為向北.因此當(dāng)手機(jī)繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程,地磁場(chǎng)水平分量在r軸和），軸

的分量，將出現(xiàn)正弦或余弦式的變化，圖中乙時(shí)刻x軸正方向磁場(chǎng)數(shù)值達(dá)到最大，說(shuō)明此時(shí)刻x軸正方向

指句地球北方，故A正確；

B、圖中f?時(shí)刻y軸負(fù)方向磁場(chǎng)數(shù)值達(dá)到最大，說(shuō)明〃時(shí)刻y軸正方向指向地球南方，故〃正確；

。、由圖中z軸數(shù)據(jù)為負(fù)，即磁場(chǎng)有豎直向下分量且基本保持不變，可知測(cè)量地在北半球，故。錯(cuò)誤；

C、乙時(shí)間內(nèi)x軸方向磁場(chǎng)變化剛好一個(gè)周期，說(shuō)明4~L時(shí)間內(nèi)手機(jī)剛好繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)了一周，故。正

確；

本題選擇錯(cuò)誤的，

故選：Do

【點(diǎn)評(píng)】本題考查對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解，明確磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，滿足平行四邊形定則。

5.（2024?沙坪壩區(qū)校級(jí)模擬）地球本身是一個(gè)大磁體，其磁場(chǎng)分布如圖所示。目前學(xué)術(shù)界對(duì)于地磁場(chǎng)的

形成機(jī)制尚無(wú)共識(shí)。一種理論認(rèn)為地磁場(chǎng)主要源于地表電荷隨地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形電流?；诖死碚摚?/p>

列判斷正確的是（）

地球自轉(zhuǎn)方向

B.若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，則地表上任一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度均減小

C.地球赤道上方各點(diǎn)處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同

D.赤道上穿過(guò)地表單位面積的磁通量比兩極處大

【答案】B

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【考點(diǎn)】通電直導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)；磁通最的概念和計(jì)算公式的定性分析

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；推理論證能力

【分析】根據(jù)安培定則和地球自轉(zhuǎn)方向分析判斷；若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，分析則等效電流的變化，從而

分析磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化；據(jù)地球赤道上方各點(diǎn)處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的特點(diǎn)分析；根據(jù)磁通量定義分析。

【解答】解：A.根據(jù)題意，地磁場(chǎng)來(lái)源于地表電荷隨地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形電流，根據(jù)安培定則和地球自

轉(zhuǎn)方向?yàn)樽晕飨驏|，地磁場(chǎng)內(nèi)部磁感線方向由北到南，可以判斷地表電荷為負(fù)電荷，故A錯(cuò)誤；

B.若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，則線速度減小，則等效電流越小，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，故笈正確；

C.地球赤道上方各點(diǎn)處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，大小不同，故C錯(cuò)誤；

D.赤道處磁感線與地面平行，穿過(guò)地表單位面積的磁通量為。，兩極最大，故O錯(cuò)誤。

故選：

【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查電流與磁場(chǎng)的關(guān)系，在做題中要注意，磁感線是閉合曲線。

6.（2024?重慶模擬）《大國(guó)重器》節(jié)目介紹的G/L輸電系統(tǒng)的三相共箱技術(shù)，如圖甲所示，管道內(nèi)部有三

根絕緣超高壓輸電線纜平行且間距相等，截面圖如圖乙所示，上方兩根輸電線纜A、4連線水平，某時(shí)刻

A、。中電流方向垂直于紙面向里，8中電流方向垂直于紙面向外，4、B、。中電流大小均為/，則（

）

食.......€

、?一?

\。/

,￥

/

甲乙

A.正三角形中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0

B.A、8連線中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度斜向左上方

C.A、C輸電線纜相互吸引

D.A、4輸電線纜相互吸引

【答案】C

【考點(diǎn)】通電直導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)；兩根通電導(dǎo)線之間的作用力

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；推理能力

【分析】AB,根據(jù)右手定則判斷出每根電纜在O處或回中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，再根據(jù)矢量的合成法則

求合磁感應(yīng)強(qiáng)度；

CD、根據(jù)通向電流互相吸引反向電流互相排斥，可判斷AC、A8輸電線纜間的作用力。

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【解答】解：A、A根據(jù)右手定則可判斷輸電線纜在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直。4指向左下方，8輸電

線纜在點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直08指向右下力，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，9飾電線纜在。處產(chǎn)生的磁感應(yīng)

強(qiáng)麥大小相等，根據(jù)矢量的合成法則可判斷4、8輸電線纜在。處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，而。輸

電線在。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直O(jiān)C水平向右，所以O(shè)處合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)斜向右下方，故A錯(cuò)誤;

B、A輸電線纜在A、A連線中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，A輸電線纜在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向

豎直向下，C輸電線在A、B連線中點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右，所以A、B連線中點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度方

向斜向右下方，故8錯(cuò)誤；

CD,根據(jù)同向電流相互吸引，反向電流相互排斥可知，A、C輸電線纜相互吸引，A、8輸電線纜相互

排斥，故C正確，O錯(cuò)誤；

故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向的判斷方法，解題關(guān)鍵是右手定則的應(yīng)用及矢量的合成法則。

7.（2024?渾南區(qū)校級(jí)三模）磁懸浮地球儀內(nèi)部存在永磁鐵，當(dāng)?shù)鬃姾蟮厍騼x可以懸浮在空中，用手

轉(zhuǎn)動(dòng)地球儀，可生動(dòng)地展現(xiàn)地球在太空中的形態(tài)。若用手觸碰地球儀使其偏離平衡位置少許，底座中的霍

爾元件能檢測(cè)到磁場(chǎng)的變化，松手后，負(fù)反饋機(jī)制會(huì)使地球儀重新回到平衡位置不掉落，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的

是（）

A.地球儀懸浮時(shí)處于失重狀態(tài)

B.地球儀利用了電流的磁效應(yīng)

C.地球儀能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)榫哂袘T性

D.地球儀利用磁場(chǎng)將南北極鎖定，使其只能繞地軸旋轉(zhuǎn)

【答案】A

【考點(diǎn)】慣性與質(zhì)量；超重與失重的概念、特點(diǎn)和判斷；安培力的概念

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合專(zhuān)題；推理能力

【分析】地球儀處于平衡狀態(tài)，根據(jù)加速度分析地球儀是否處于超失重狀態(tài)；根據(jù)磁懸浮地球儀底部線圈

通電產(chǎn)生磁場(chǎng)分析；地球儀能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)榫哂袘T性；地球儀利用磁場(chǎng)將南北極鎖定，使其只能繞地

軸旋轉(zhuǎn)。

【解答】解：A磁懸浮地球儀的球體中裝有永磁鐵，底部線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)力與重力平衡而懸浮,

地球儀處于平衡狀態(tài)，地球儀的加速度為零，既不處于超重狀態(tài)，也不處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；

B.磁懸浮地球儀底部線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，地球儀利用了電流的滋效應(yīng)，故8正確：

C.地球儀能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)榫哂袘T性，故C正確；

D地球儀利用磁場(chǎng)將南北極鎖定，使其只能繞地軸旋轉(zhuǎn)，故。正確。

本題選錯(cuò)誤的，故選A。

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【點(diǎn)評(píng)】本題考查了超失重現(xiàn)象、電流的磁效應(yīng)、慣性等相關(guān)知識(shí)，注意物理知識(shí)的具體應(yīng)用。

8.（2U24?江西模擬）如圖所示，粒子甲聚直岫邊界進(jìn)入垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)發(fā)生核反應(yīng)：甲f乙

+丙，產(chǎn)生的乙和丙粒子垂直經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的軌跡如圖所示。已知乙和丙的電荷量大小相等，軌跡半徑之比為

5:3,不計(jì)重力及空氣阻力，則（）

A.甲帶正電B.乙?guī)ж?fù)電

C.甲、乙的動(dòng)量大小之比為8:5D.乙、丙的動(dòng)量大小之比為1:1

【答案】C

【考點(diǎn)】牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問(wèn)題；洛倫茲力、磁場(chǎng)、粒子運(yùn)動(dòng)方向和電荷性質(zhì)的相互判斷;

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)

【專(zhuān)題】定量思想：推理法；帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題：推理能力

【分析】由左手定則判斷乙和丙的帶電性質(zhì)，根據(jù)電荷守恒定律分析甲的帶電性質(zhì)：根據(jù)洛倫茲力提供向

心力求得粒子的動(dòng)量與運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系，可得到乙和丙的動(dòng)量大小之比。根據(jù)動(dòng)量守恒定律分析甲、乙的

動(dòng)量大小之比。

【解答】解：AB.粒子乙在磁場(chǎng)中順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，粒子丙在磁場(chǎng)中逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，由左手定則判斷，乙?guī)д?/p>

電，丙帶負(fù)電。已知乙和丙的電荷量大小相等，根據(jù)電荷守恒定律，可知甲不帶電，故A8錯(cuò)誤；

CD.粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，可得：

V2

qvB=m—

r

又有動(dòng)最p=mv

聯(lián)立可得：p=qBr

可見(jiàn)粒子的動(dòng)量大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑為正比關(guān)系，已知乙和丙的電荷量大小相等，軌跡半徑之比為5:3,

則乙、丙的動(dòng)量大小之比為〃乙：p丙=5:3。

粒子甲發(fā)生核反應(yīng)的過(guò)程滿足動(dòng)量守恒定律，以甲的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則有：

0=〃乙+〃丙，可得甲、乙的動(dòng)量大小之比為8:5,故C正確，。錯(cuò)誤。

19

故選：Co

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，要知道帶電粒子住勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫

茲力提供向心力。原子核發(fā)生核反應(yīng)的過(guò)程滿足動(dòng)量守恒定律。

9.（2024?海淀區(qū)校級(jí)三模）云室是借助過(guò)飽和水蒸氣在離子上凝結(jié)來(lái)顯示通過(guò)它的帶電粒子徑跡的裝置。

如國(guó)為一張?jiān)剖抑信臄z的照片。云室中加了垂直于紙面向外的磁場(chǎng)。圖中〃、b、c、d、e是從O點(diǎn)發(fā)出

的一些正電子或負(fù)電子的徑跡。芍關(guān)這些徑跡以下判斷正確的是（）

A.d、e都是正電子的徑跡

B.。徑跡對(duì)應(yīng)的粒子動(dòng)量最大

C.〃徑跡對(duì)應(yīng)的粒子動(dòng)能最大

D.〃徑跡對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)

【答案】。

【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)

【專(zhuān)題】定量思想：推理法；帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題：分析綜合能力

【分析】根據(jù)左手定則判斷粒子所帶電性，根據(jù)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和圓心角，分析粒子的速度、動(dòng)能、

動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

【解答】解：A.帶電粒子在垂直于紙面向外的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，艱據(jù)左手定則可知〃、〃、c都是正電子的

徑跡，d、e都是負(fù)電子的徑跡，故A錯(cuò)誤；

3.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛，侖茲力提供向心力，有

V

qvB=m—

R

解得

R=—

qB

由國(guó)可知〃徑跡對(duì)應(yīng)的粒子的運(yùn)動(dòng)半徑最小，〃徑跡對(duì)應(yīng)的粒子的速度最小，根據(jù)

p-

可知4徑跡對(duì)應(yīng)的粒子動(dòng)量最小，故4錯(cuò)誤：

20

C.根據(jù)

可知

0<J〈凡

即b徑跡對(duì)應(yīng)的粒子動(dòng)能不是最大的，故C錯(cuò)誤;

D.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有

\r.2TVR

qvB=fn~9T---------

v

則

qB

所以

粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

其中a為粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度，由圖可知。徑跡對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度最大，則。徑跡對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間

最長(zhǎng)，故。正確。

故選：Do

【點(diǎn)評(píng)】本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，比較簡(jiǎn)單，從圖中正確得出粒了?做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和圓

心角是解題關(guān)鍵。

10.（2024?東西湖區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，有一范圍足夠大的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,一個(gè)質(zhì)量

為加、電荷量為+q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣豎直長(zhǎng)桿上，環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃?，F(xiàn)使圓

環(huán)以初速度%向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間％圓環(huán)I可到出發(fā)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，取豎直向上為正方向。下列描述該過(guò)

程4?圓環(huán)的速度u隨時(shí)間/、摩擦力F,隨時(shí)間/、動(dòng)能號(hào)隨位移X、機(jī)械能E隨位移工變化規(guī)律的圖象中,

不可能正確的是（)

XXXX

XXXX

B

XXXVX

XXX1X

XXXX

21

【答案】C

【考點(diǎn)】帶電粒子在疊加場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)

【專(zhuān)題】定量思想；推理法；帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題；分析綜合能力

【分析】小球受重力、洛倫茲力、支持力和滑動(dòng)摩擦力，然后根據(jù)牛頓第二定律列式，推導(dǎo)出縱坐標(biāo)與橫

坐標(biāo)的關(guān)系式，由此進(jìn)行解答。

【解答】解：小球向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受重力、洛倫茲力、支持力和向下的滑動(dòng)摩擦力，向上運(yùn)動(dòng)，

重力和摩擦力做負(fù)功，速度不斷減小，洛倫茲力不斷減小，支卷力減小，故滑動(dòng)摩擦力減小，合力減小，

物體做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度減為零時(shí)，向上的位移最大，摩擦力等于0,而加速度等于重

力加速度；小球達(dá)到最高點(diǎn)后向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受重力、洛倫茲力、支持力和向上的滑動(dòng)摩擦力，由于速

度不斷變大，洛倫茲力不斷變大，支持力變大，故滑動(dòng)摩擦力變大，合力減小，物體做加速度不斷減小的

加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減為零時(shí)，速度最大；

由以上的分析可知，小球先向上運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減?。缓笮∏蛳蛳逻\(yùn)動(dòng)，加速度仍然繼續(xù)減小.負(fù)號(hào)表

示速度的方向前后相反.由以上的分析可知，小球先向上運(yùn)動(dòng)，摩擦力的方向向下，逐漸減?。汉笮∏蛳?/p>

下運(yùn)動(dòng)，摩擦力的方向向上，逐漸增大，故題是可能的；

C.小球向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，有

Ek=4o一%一wf=E/o-mgx-Jx

由于/逐漸減小，所以動(dòng)能的變生率逐漸減小，故。不可能：

。.小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中摩擦力做功使小球的機(jī)械能減小，向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中

由于向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,逐漸減小，所以機(jī)械能的變化率逐漸減?。欢蛳逻\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中摩擦力之間增大,

所以機(jī)械能的變化率逐漸增大，故。是可能的。

本題選不可能的，故選：Co

【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵分析清楚帶電小球的運(yùn)動(dòng)情況，明確；向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中摩擦力逐漸減小，向下運(yùn)動(dòng)的

22

過(guò)程中摩擦力逐漸增大，加速度、速度和動(dòng)能、機(jī)械能都隨之發(fā)生變化。

多選題（共5小題）

II.（2024?開(kāi)福區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，在某空間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)有一直線PQ與水平面成45。角，在PQ兩

側(cè)存在垂直于紙面且方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為6。從直線上的（〃點(diǎn)水平向右射出速率為了

的粒子，粒子帶正電，比荷為女，若粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)宜線PQ上的〃點(diǎn)，粒子從。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到人點(diǎn)的時(shí)間

為f。已知他=d,不計(jì)粒子重力。則（）

R

x

xX'、、、??B?

、、

XXX''、??

\b

X…統(tǒng)*Q

3可能為亞B.8可能為摯

A.

kd2kd

-TA匕出3近兀（1

C.，可能為------D.，一定為-----

4v4v

【答案】AD

【考點(diǎn)】帶電粒子在直線邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

【專(zhuān)題】推理法；推理論證能力；定量思想；帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題

【分析】根據(jù)洛倫茲力做向心力得到粒子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌道斗徑相等，且得到速率和半徑的關(guān)系，結(jié)合

幾何關(guān)系和對(duì)稱(chēng)性求磁感應(yīng)強(qiáng)度的可能值:

然后根據(jù)每次偏轉(zhuǎn)角，結(jié)合時(shí)間公式求總時(shí)間。

【解答】解：AB.由題意可知粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,

粒子每次經(jīng)過(guò)PQ直線均偏轉(zhuǎn)90。，由幾何關(guān)系，將加分成〃等份，可知半徑：r=*

根據(jù)洛倫茲力提供向心力：qvB=—

聯(lián)立可得：B=@（〃=l,2,3,…），故A正確，8錯(cuò)誤;

kd

冗.

CD、粒子從〃點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到〃點(diǎn)的時(shí)間為為：,=［二二=正處，故C錯(cuò)誤，。正確。

v4v

23

故選：AD.

【點(diǎn)評(píng)】帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力做向心力，故常根據(jù)速度及磁感應(yīng)強(qiáng)度求得半徑，然后根據(jù)兒

何關(guān)系求得運(yùn)動(dòng)軌跡；或反過(guò)來(lái)由軌跡根據(jù)幾何關(guān)系求解半徑，進(jìn)而求得速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度。

12.（2024?龍鳳區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，在工。），平面的第一、二象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，

磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,在第三、四象限轟+0范圍內(nèi)有沿工軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在坐標(biāo)原點(diǎn)O有一個(gè)

粒子源可以向無(wú)釉上方以不同速率向各個(gè)方向發(fā)射質(zhì)量為電荷量為鄉(xiāng)的帶正電粒子，x軸上的尸點(diǎn)坐

標(biāo)為（-義0）,y軸上的。點(diǎn)坐標(biāo)為（0,-d）。不計(jì)粒子的重力及粒子之間的相互作用。下列說(shuō)法中正確的是

（）

A.所有經(jīng)過(guò)"點(diǎn)的粒子最小左度為%“=也

2m

B.若以最小速率經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的粒子又恰好能過(guò)。點(diǎn)，則電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=史密

m

C.沿不同方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的粒子要經(jīng)過(guò)戶點(diǎn)，速度大小一定不同

D.所有經(jīng)過(guò)尸點(diǎn)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均相同

【答案】AD

【考點(diǎn)】帶電粒子由磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

【專(zhuān)題】帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題：推理法；定量思想；推理能力

【分析】粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)半徑最小時(shí)，粒子經(jīng)過(guò)夕點(diǎn)時(shí)速度最小，由洛倫茲力提

供句心力，結(jié)合幾何關(guān)系求解最小速度；速度最小的粒子由0點(diǎn)到。點(diǎn)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律

與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解電場(chǎng)強(qiáng)度；經(jīng)過(guò)。、尸兩點(diǎn)的不同圓半徑可以相等，也可以不相等，運(yùn)動(dòng)半徑相等時(shí)粒

子速度大小相等；沿不同方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)垂直電場(chǎng)方向的分速度為定值，粒子沿y軸負(fù)

方司做勻速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)。

【解答】解：A、粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力得：

qvB=m—,可得：v=皎^

rin

當(dāng)OP為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的直徑時(shí)（即r=@）,圓周運(yùn)動(dòng)半徑最小，粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)速度最小，可得：V.=幽,

2頡2m

故A正確；

3、粒子以最小速率經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，在磁場(chǎng)中的軌跡恰好為半個(gè)圓周，到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度方向垂直于x軸，由

24

P點(diǎn)到。點(diǎn)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。

沿），軸負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有：d="

沿X軸正方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則有：d=-ar

2

由牛頓第二定律得：。=必

tn

聯(lián)立解得電場(chǎng)強(qiáng)度后=幽工，故8錯(cuò)誤；

2m

C、經(jīng)過(guò)戶點(diǎn)圓弧筑跡均以PO為弦，如圖1所示為經(jīng)過(guò)。、P兩點(diǎn)的半徑相等的圓。|與圓粒子可

以分別沿這兩個(gè)等大的圓在磁場(chǎng)中的圓弧部分做圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，由于運(yùn)動(dòng)半徑相等，故粒子速度大小

相司，故C錯(cuò)誤：

D、設(shè)沿不同方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度方向與x軸夾角為0,如圖2所示。

圖2

2

由幾何關(guān)系得：/?sin<9=-,同理由：飲B=〃二,可得：v=_^_

2R2〃?sin。

在尸點(diǎn)垂直電場(chǎng)方向的分速度為：v=vsin0=,可見(jiàn)匕,為定值。

v2，〃

粒子穿過(guò)電場(chǎng)過(guò)程沿），軸負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有：d=v