(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（湖北专版）

高三一轮复习40分钟周测卷/物理 的电流和一个电千在玻确泡中品动的等童电茂1分别为 (十九]洛伦邈力的方向、洛伦越力公式，带电粒子在匀强磁场中的运动 (考试时创40分钟，高分100分) 一，选福题木题其8小题，每小愿8分，其6！分。在每小题给出的四个选明中，第1一6题只有一 项符合巡日要求，第7一8通有多项荐合题日要求。择小超全球透对的得8分，逐对但不全的 得4分，布走错的得0分) 器品 n器号 上来年太阳和其地星体的字富射线中含有大量的高能管电程千，若这你散千都列达地面，格会对 5,如两所示，正方形血d中，以为圆心，b为竿径的一测内有藏远应强发大小为B,方向垂直正 地球上的生给带来位害，但由于鬼道场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电貌子的运动方 向，使得很多高能带电发子不能民达地面。下列说法正确的是 方形平面向外的匀霸蓝场。一撞电粒子从6点沿好方向以速度此射人楚场恰好从山点高开磁 等：若谈粒予从6以逸度v沿联方向人射，离开篮场后恰好能通过C点，不计粒予重力，则粒 子速度影的大小为 粒意场的殿纯线从地理南极出发终止于地理北极 五地蓝场对廉直尉网地球表面的宇衡射线的阻挡作用在南，配再极用近最强 4+ C难赋场对承直射间地球表面的字南射线的阳挡作用在泰道附近量转 A.(/-1), C2+1 2 h(w8-,2m 地跳场会使在未通上空沿地球本通平面的半径方向射来的宇宙射线中的带电粒子向东西方 ,如围所示：，阅形区域内存在一重直于纸跑的匀省壁场（表线出），P为壁场边幕上的一点。大是 向篇转 相同的带电粒子以相同的迪率经过P点，在纸而内滑不同方向射人越场，若粒子射人迪毕为 生如图所示，一束电子算沿管的结线正人幅规管，整酵电子重力，电子在管内的运动院该是 ,这些粒子在酷场边幕的出射点分布在四分之一图周上，若轮子射人速率为华，相应的出时点 L当从“物通人电藏时，电子敏匀加速直线运动 分布在三分之一圆周上，不计粒子重力及粒子之判的相互作用力，雨的，等于 长当从方溶通人电定时，电子数匀加建直线运动 仁不管从察物廷人电黄，电子都常钉逸直江运动 以不管从哪端通人电流，电子富做匀速图同适动 3.在电视视的显像管中，电子束的扫挤是用接偏转技不实观的，其扫棋原见如周所示。厕形区规 内闻转度场的方垂直于图，系粒世场时，电子束序通过)点打在解幕的中心M点，为了使 A,312 B.3+2 C3/2 11,314 屏幕上现一条以M为巾心的是线PQ,偏转蓝场的藏感应强度B随时问的变化规律皮是下列 7.如图所示，周琴区域半径为，区域内存在监感应保度大小为B的匀强磁场。一束不计重力的馨 选项中的 正电粒子，以相同速度看直于区城保的直轻MN气人形匀鲤磁场区城后发生偏转，恰好都使 在区城边缘的同一点则出延蜗区城，不计粒子问相互作用力，粒子质量均为磷，屯而量均为，则 下列说法正确的是 c A,草子将从N点射出陪场 4如图所示为洛伦盘力商示仪的结构倒。恤磁线测产生的匀强壁场方向乘直纸曲向外，玻璃淑中 且所有粒子在磁场中的运动时间相同 的婚肠可以视为为强继场，且适感应所度大小与线圈中电流的关系为出一（为常数），电 C,射出粒干的违度方向均相同 子由电子格产生，建度方向与隆场方向华直。测得电子在遗璃泡中做速偶赐运动的轨谈半 n股子速度和-警 径为，从电子怆射出经过加速的电子速度为，电子所带电商量为，质量为m,国的瑶视面中 物理第1贵《共4齿 衡水金秦·先享黄·高三一热题习0分钟淘圈稀十九 物理第直共直引 精北专量 8,如图所示，在0可Sa0yw的长方形区域内有直于y平直闻外的强驶场，意感应 0.12分)起相所承，环形区城的内国事径为R,外同率径为原我.N为外图直径，环形区城内存 强度大小为召，坐标原点)处有一个收子源，在某时解发射大量质量为前，电背量为g的梦正电 在蓝缘皮强度大小为B,方向套直干纸面向外的匀强磁场。一群均匀分布，质量为m,带电量 较子（不计重力及粒子闻的回压作用力，它们韵速度方向均在O小平面内的第一单限，且与y 为十？的较子以相同的初速度垂直MN射人磁场区城，载千入射范调的宽度等干MN的长度， 伯正方向的类角分布在0一90范围内，速度大小不月，且满足名，已短粒子在酷 已知正对得心)人射的粒子给好设有酷人内，不计粒子重力及粒子到的相互作用力。 (1)求粒子的初速度犬木： 场中做图国运动的鬧期为了，制下列说法正硝的是 ()若某粒子射人内圆后恰好整过(》点，求该轮子从进人题场到第一次到达内副边界用雷的 A从装塔上边界飞出的牧子轻历的最短时何为名 时列： (3)求从M点射人的程子在环形题场中第一次偏转后速度偏特角的金弦值 我从整场上也养飞出的整子经所的最短时间小于是 C从造将中飞出的较予经历的最长时何为看 D.从酸场中飞出约发千整历的是长时间小于 升剑 性名 分数 6 7 8 容業 二，非选播m(本题共3小避，共3（分。请发要求完成下列各） 1.12分)如国所示，在x轴和「轴上方存在方向重直y平面向外的匀强通场，半标复点0处 ,12分)如图甲衡示，M、N为整直发置，被此平行的与块平版.叔间距离为d,两极中央答有个 有一粒子源，可向x转和第上方的各个方向不斯地发射速度大小均为，质量为世带电量为 小孔)，了正村，在两酸同有绣直于纸而方向的扬，磁感应是度随时列的变化规津如图乙所示 十？的同种警电粒子：在无轴上与原点的题离为夏处重直于x轴收置一个长度为方，厚度不 《县未知》，有一昏王离子在=0时以这度路（素每）重直于f酸从小孔)射人磁场。已年正 计，左右两侧均健装收带电粒子的薄金属闻板P(校子一旦打在再金属版P上，其速发立即变为 离予质量为w,带电量为，正离予在蓝写中融匀道属隔运动的周期与塘8应强度变化的周两均 0)。观规察到隆x轴负方向射出的较千恰好打在薄金属板P的上端，且速度方向与y拍平行 为T,不考虑由于道场变化雅产生的电垢的影响，不计离子重力 不计等电粒子的重力和粒子到的相互作用力 《1)求悠感皮强度B的大小： (1)求随g应翼度B的大小： 《)警使玉离子从了平直干N板射出胜桥，来正离子射人致场时的速度m的可能值 (2)求被薄金属板P接取的粒子中在避希中滋动的最长与最复时利的菜慎： 3)看在y帕上平行y帕皮置一时板，使薄金属服P右网不能接收到督电粒子，试输定板的 屋小长度 物理第多成【共4成引 街水实泰·先率·喜三一轮复习门分钟周测养十九 物理第4万（共1勤） 湖主专型高三一轮复习 湖北专版 ·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 分 知识点 能力要求 核心素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) I ① ② ③ ④ 档次 系数 1 选择题 8 地磁场的作用 易 0.90 2 选择题 8 洛伦兹力的产生条件 易 0.85 3 选择题 8 带电粒子在磁场中的偏转 易 0.85 选择题 8 洛伦兹力演示仪 中 0.75 选择题 8 扇形边界磁场 中 0.70 6 选择题 圆形磁场粒子的出射范围 中 0.70 选择题 8 磁聚焦 中 0.75 8 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 12 环状有界磁场 0.70 11 非选择题 12 带电粒子在匀强磁场中的运动 0.55 香考答案及解析 一、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。 项正确：临界法，最上层粒子在磁场中的运动时间最 3,B【解析】要想得到以M为中心的亮线PQ,则电子 长，最下层粒子在磁场中的运动时闻最短，B项错误： 束既要向上偏转，又要向下偏转，所以磁场的磁感应 由粒子运动轨迹可知，射出粒子的速度方向不相同， 强度B随时间1变化时，应有方向改变。同一方向偏 C项错误。 转的电子能打到不同的点，则电子束受到的洛伦兹力 8.BC 【解析】粒子在洛伦兹力的作用下做匀速园周运 大小不相同，偏转量也不相同，所以磁感应强度大小 一定是不固定的，B项正确。 动，根据牛顿第二定律可得B=m发·解得R 4,B【解析】根据题意可知，玻璃泡中的磁场的磁感应 咒由题意有2<<，解得2a<R≤3，当 强度B=1,速度为v的电子在玻璃泡中做匀速圆 粒子初速度与y轴正方向的夹角0为零时，粒子在磁 周运动，由洛伦兹力提供向心力有B=m号，解得 场中运动的时间最短，如图甲所示： 。一咒电子做圆周运动的周期T=,一个电子 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 甲 R越大，运动轨迹对应的圆心角中越小，当R=3时， v射入磁场，离开磁场时恰好经过c点，有guB m号由几何类系有n十行一几，得八=巨一 ?最小，根据儿何知识可知加g=号<名，则< 1)R,联立解得=（√瓦-1）w,A项正确，B、C、D项 吾，粒子在数场中运动的时间1=云T<石A项错 错误。 误，B项正确：当0从零逐渐增大时，粒子在磁场上边 6,C【解析】由于是相同的粒子，粒子进人磁场时的速 界的出射点逐渐向右移动，粒子最远能到达的位置是 粒子轨迹与上边界的切点，如图乙所示： 度大小相同，由B=m发可得R一常即粒子在磁 2 场中做圆周运动的半径相同。若粒子运动的速度大 小为出，如图所示： .2R 3a R 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 此时粒子出射点的横坐标为x=√R一(R一a)下 子的出射点B离P点最远时BP=2R,设圆形区域 √2aR-a≥3a,所以粒子一定能到达磁场右边界 的半径为，由儿何关系可知R一受，R-· 的上顶点，当R=2时，且粒子出射点为磁场右边界 上顶点时，粒子在磁场中经历的时间最长，由几何知 cos30-,R1:R,=2:3,则w=R:R, 2 识可知此时粒子转过的角度=受，运动经历的时 √3瓦，C项正确。 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，C项正确，D项错误。 半径，根据mB=m号，可得粒子速度=，D项 二、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。 正确：由左手定则可得，粒子应从N点射出磁场，A 正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力，有B,一 ·72· 高三一轮复习湖北专版 ·物理· (2分) 又PQ+QO=PO 可知∠PQO=90° (1分) 正离子做匀速圆周运动的周期T,=2xR (2分) 故轨迹的圆心角为∠PQK=∠PQ)-45°=45 (1分) 解得B-2x四 yTo (2分) 粒子从进入磁场到内圆所需的时间为1=45织 (2)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场，正离子 360T 的运动轨迹如图所示 1×2xR-m 8 v 4By (2分) M (3)从M点射人的粒子在环形磁场中第一次偏转的 轨迹如图丙所示 M D◆ d 当两板之间正离子只运动一个周期时，有R=4 (2分) 丙 当两板之间正离子运动n个周期时，有R= 4n(n=1, 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=(√5一1)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 BgR。rd m2nTn=1,2,3…) 速度偏转角的余弦值为cos∠MDC=一cos∠CDO (2分) =1-a 10.【解析】(1)正对圆心O人射的粒子恰好没有射人内 2 (2分) 圆，轨迹如图甲所示 11.【解析】(1)如图甲所示 9 0. 甲 根据几何关系有(5R)十广=(r十R) (1分) 0 甲 解得r=R (1分) 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gB=m (1分) 知r=r (1分) 粒子的初速度大小=B (1分) 根据牛顿第二定律有如B-m习 (1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 (1分) 所示 (2)粒子在磁场中运动的周期T=2-2红工(1分) 粒子在磁场中运动的时间与转过的圆心角的关系为 1-30T (1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 角形OKQ为等腰直角三角形，可得OQ=√②R (1分) ·73· ·物理· 参考答案及解析 4元 3v (1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° (1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 (1分) 的下端时，其在磁场中转过的圆心角最小，此时： ON=2r=2.xo (1分) 60 (1分】 解得MN=ON一OM=(2一√3)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