(19)洛伦兹力的方向、洛伦兹力公式、带电粒子在匀强磁场中的运动-【衡水金卷·先享题】2025年高考物理一轮复习周测卷（小题量）H

null高三一轮复习H ·物理· 高三一轮复习40分钟周测卷/物理（十九） 9 命题要素一览表 注： 1.能力要求： 1.理解能力 Ⅱ.推理能力Ⅲ，分析综合能力N.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.核心素养： ①物理观念 ②@科学思雏③科学探究 ④科学态度与责任 知识点 能力要求 核心素养 预估难度 题号 题型 分 值 (主题内容)》 I ① ② ③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 地磁场的作用 0.90 2 单项选择题 6 洛伦兹力的产生条件 易 0.85 3 单项选择题 6 带电粒子在磁场中的偏转 易 0.85 单项选择题 洛伦兹力演示仪 中 0.75 5单项选择题 6 扇形边界磁场 中 0.70 6 单项选择题 6 圆形磁场粒子的出射范围 中 0.70 多项选择题 8 磁聚焦 中 0.75 8 多项选择题 8 带电粒子在磁场中的运动时间 中 0.70 9 非选择题 12 多解问题 中 0.70 10 非选择题 14 环状有界磁场 0.70 11 非选择题 22 带电粒子在匀强磁场中的运动 0.55 香考答案及解析 一、单项选择题 伦兹力大，粒子不容易射入地球大气，阻挡作用强， 1,D【解析】地磁场外部的磁感线从地理南极出发回 B,C项错误：由左手定则分析可知在赤道上空沿地球 到地理北极，内部的磁感线从地理北极出发回到地理 赤道平面的半径方向射来的宇宙射线中的带电粒子 南极，A项错误：粒子垂直射向地球，纬度越高，粒子 受到东西方向的洛伦兹力，会向东西方向偏转，D项 运动方向和磁场方向的夹角越小，受到的洛伦兹力越 正确。 小，越容易射人地球大气，阻挡作用弱：相反在低纬度 2.C【解析】电子的速度方向与螺线管轴线处的磁感 地区，粒子运动方向和磁场方向的夹角大，受到的洛 应强度方向平行，故F一0，则电子做匀速直线运动， ·71· ·物理· 参考答案及解析 C项正确。 正确：由左手定则可得，粒子应从N点射出磁场，A 3,B【解析】要想得到以M为中心的亮线PQ,则电子 项正确：临界法，最上层粒子在磁场中的运动时间最 束既要向上偏转，又要向下偏转，所以磁场的磁感应 长，最下层粒子在磁场中的运动时间最短，B项错误： 强度B随时间1变化时，应有方向改变。同一方向偏 由粒子运动轨迹可知，射出粒子的速度方向不相同， 转的电子能打到不同的点，则电子束受到的洛伦兹力 C项错误， 大小不相同，偏转量也不相同，所以磁感应强度大小 8.BC【解析】粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运 一定是不固定的，B项正确。 4,B【解析】根据题意可知，玻璃泡中的磁场的磁感应 动，根据牛顿第二定律可得B=m发·解得R= 强度B=1,速度为v的电子在玻璃泡中做匀速圆 B由题意有2≤<3，解得2u≤R≤3a,当 周运动，由洛伦兹力提供向心力有B=m号，解得 粒子初速度与y轴正方向的夹角0为零时，粒子在磁 一器，电子做圆周运动的周期T=,一个电子 场中运动的时间最短，如图甲所示： y 在玻璃泡中运动的等效电流为1一宁一，B项 正确 。、 5.A【解析】粒子以速度射人磁场恰好从d点离开 磁场：有B=m片，由几何关系有八=凡以速度 p、 甲 v射入磁场，离开磁场时恰好经过c点，有guB R越大，运动轨迹对应的圆心角中越小，当R=3a时， m号，由几何关系有n十行=R,得作=巨一 p最小，根搭儿何知识可知n?=子<分·则< 1)R,联立解得=（√2一1），A项正确，B、C、D项 错误。 吾，整子在酸场中运动的时间1一是T<石A项错 6.C【解析】由于是相同的粒子，粒子进人磁场时的速 误，B项正确：当0从零逐渐增大时，粒子在磁场上边 界的出射点逐渐向右移动，粒子最远能到达的位置是 度大小相同，由B=m发可得尺=常即粒子在蓝 2 粒子轨迹与上边界的切点，如图乙所示： 场中做圆周运动的半径相同。若粒子运动的速度大 小为功，如图所示： 2R 通过旋转圆可知，当粒子的出射点A离P点最远时 AP=2R,同样，若粒子运动的速度大小为，当粒 Z乙 子的出射点B离P点最远时BP=2R,设圆形区域 此时粒子出射点的横坐标为x=√R一(R一)产= 的半径为，由几何关系可知R一受，R-· √2aR一a≥√3a,所以粒子一定能到达磁场右边界 的上顶点，当R=2a时，且粒子出射点为磁场右边界 cos 30,R :R:--R::Ri- 上顶点时，粒子在磁场中经历的时间最长，由几何知 2 √32，C项正确。 识可知此时粒子转过的角度=牙，运动经历的时 3 二、多项选择题 7.AD【解析】磁聚焦模型，偏转半径等于圆形区域的 间为1一号T=君 6，C项正确，D项错误。 半径r,根据mB=m二，可得粒子速度=，D项 三、非选择题 9.【解析】(1)设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向。 ·72· 高三一轮复习H ·物理· 正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力，有B4= 角形OKQ为等腰直角三角形，可得OQ=√②R (2分) (1分) 又PQ+Q)=PO 正离子做匀速圆周运动的周期T,-2π迟 (2分) 可知∠PQO=90° (1分) 故轨迹的圆心角为∠PQK=∠PQO-45°=45 解得B。=2红四 qTo (2分) (1分) (2)要使正离子从O孔垂直于V板射出磁场，正离子 粒子从进入磁场到内圆所需的时间为： 45° 360T 的运动轨迹如图所示 名×-溜 (2分) (3)从M点射入的粒子在环形磁场中第一次偏转的 轨迹如图丙所示 D◆ 当两板之间正离子只运动一个周期时，有R= 4 (2分) 当两板之间正离子运动”个周期时，有R=名u=, 个 D点为轨迹圆圆心，根据几何关系可知三角形COD 2,3…） (2分) 为等腰三角形，又有OD=(3一1)R (1分) 联立解得正离子射入磁场时的速度的可能值为= 则从M点射入的粒子在环形磁场中第一次偏转后 -a=12. (2分) 速度偏转角的余弦值为cos∠MDC=一co5∠CDO 10.【解析】(1)正对圆心)人射的粒子恰好没有射入内 =1-3 (2分) 圆，轨迹如图甲所示 2 11.【解析】(1)如图甲所示 01 甲 根据几何关系有(3R)十r=(r+R) (1分) 解得r=R (2分) 甲 设粒子在磁场中的运动半径为「，根据几何关系可 根据洛伦兹力提供向心力有B=m立 (1分) 知r=x (2分) 粒子的初速度大小=B5 (2分) 根据牛顿第二定律有qB=m (2分) (2)粒子射人内圆后恰好经过O点，轨迹如图乙 解得B=m巴 (2分) 所示 gro (2)粒子在磁场中运动的周期T=2=2(2分) 粒子在磁场中运动的时间与转过的圆心角的关系为 1=3T (2分) 如图乙所示 粒子打在内圆的点设为K,轨迹圆的圆心为Q,则三 ·73· ·物理· 参考答案及解析 4元 3v (2分) (3)如图丙所示 N a2 0 60 当粒子恰好从薄金属板P的右侧击中薄金属板P 丙 的下端时，其在磁场中转过的圆心角最大，此时a= 易知MN的长度即为挡板的最小长度，根据几何关 300° (2分) 系可得 当粒子恰好从薄金属板P的左侧击中薄金属板P OM=2rsin60°=√5.x (2分) 的下端时，其在磁场中转过的圆心角最小，此时： ON=2r=2.xo (2分) 60 (2分】 解得MN=ON一OM=(2一√)x (2分) 所以被薄金属板P接收的粒子中在磁场中运动的 最长与最短时间的差值41=1一2=T= 3609 ·74