单元检测(十二) 磁感应强度 安培力 带电粒子在磁场中的运动-【衡水真题密卷】2025年高考物理单元过关检测（湖北专版）

2024一2025学年度单元过关检测（十二） 物理·磁感应强度安培力 带电粒子在磁场中的运动 (考拔时间75分钟，感分100分) 选择题：本题共10小题，每小题4分：共机分。在每小题给出的因个法项中：第1一7 思只有一项符合题日要求，第8一10驱有多项符合题日要求。每小题全部进对的得4 分，选或但不全的得2分，有选错的得0分， 题号1 56 7 8 910 答案 1,云室中某粒子穿过斯板P前后韵轨连如图新示，▣和6是轨透上的两 云室中匀强藏场的方向行轨连所在平面垂直，粒字 A由点运动到6点，带负 由a点运动到6点，带正电 C由6运其a，带电 D山点运动4点，管正电 2.如图所示，A为一水平旋转的檬胶盘，带有大量均匀分布的正电背：在图甚 正上方水平置 电流 何已在图中标出。 当测盘绕中心轴 O)按图示方向高速动时，通电直断受安培方的方是 且竖直向下 水平向 3.盈电式电流表的结构的图图甲所不，线国饶在 与指计，转相相连的铝假骨架上 毒形盘铁和问的场均)辐向分布，同一周上感应强度大小处处相等，如图乙 所示 当线圈通以知图乙所示方向电流时，下列说法正确的是 Aa.b异线所受安培力相同 B线将按送时针方闻（正钱）转动 C换性亚的磁会增大电蓝表的量程 增加域数会减小电流表的量 4.如图所示，光滑属音竖真周定在水平匀强短场巾，一带正电小球从骨口静止开始下落，爆 下列关于管对小球的冲量I随下落时何1和下落高皮关系的图像正确的是 单元过关检测（十二】输理第1页（共4西） 衡水真 元，一匀强感场的磁城应强度大小为B,方向年直于纸面向外，其边界如 辞级 图中虚线所示。一好H和粒子，在纸面内从g点垂直于b则人短属 这些粒子其有客种速率，已知ab=d一2L,k一d一L,He较子的 资量为3娜，电模量为2双：不计较子之回的相互作用，在磁场中适对时 闻最长的粒子，其运动速率为 姓名 A.3nBI. 10gBL 4 4m C. n 5. 丘，如图所示，水平放置的挡板上方有垂直于纸面向里的匀蜜造场， 得分 一带电粒子。垂直于药板从板上的小孔O射人酷场，另一带电 较子b垂直于磁场且与挡板成8角射人磁场，，b初速度大小相 等，两粒子恰好都打在板上月一点P(图中末标出)，不什重力， 下列说法正建的是 A.n,的电生相反 B,在橙场中的运动加时可可能相同 C,若P在O点左侧，期，b的比荷之比为sin8·】 D若P在O点右侧，则a.b的比有之比为】·sin8 7.如图所示，半径为R的圆形区域内有一方向垂直于纸面向里的匀强磁 场，N,PQ是相互垂直的两条直径。两质量相等且梦等量异种电街 的粒子从M点先后以相同速率？射入慰场，儿中粒子甲沿N则入 从Q点射出磁场，粒予乙沿纸而与MN方向成30角射入，两粒子同时 射出磁场。不计粒子重力及两粒子阿的相互作用，期两粒子射入磁桥 时闻间隔为 A C 3 在墟蓝上方空闻存在方向垂直于纸面向外，威感院强度大小为B的水，，一 平方内匀强赋场，一电荷量为十日，霞量为两= 血的带电小球以水平·，’： 2K 初速度助水平向右范出，运动轨迹如的所示。已知重力加速度为g,下列说法正确的是 A.小球水平荒出时的知速度大小为2 且小球运动可轨透的最低成时的速度大小为2 C小球运动到轨还的最低点时的加速度大小为2g 几小球在餐直面内运功敏迹的最高点与最纸点的高度。 马，如图历示，长方体空何区就内存在匀函磁场（包括边界），方向平行 于0上平面且与：轴负方向或8一0，壁感避强度大小为日，长方 体x轴方可长为2工，y轴方向足第长，空轴方向高为2工。一质量 为m、电荷量为g的带正电轮子从z轴上的点a0,0.2L)沿工轴面 方向进人匀维置场，速度大小为，-2L,不计粒子重力。下列说 法正确的是 A,粒子在磁场中徽匀速国腾运动的物连竿轻为 且粒予会经过x帕上的点r(2L.,0,0》 C,若粒子进人磁场的速度大小为2。，则粒子穿出盈场的点的y坐标为23 1若较千进人要场的速度大小为2，期教子在磁场中运动的时何为器 蹈密在 单元过关检测（十二）物理第2页（共4页} 10.知图所示，在y平面的第一象限内存在方向垂直于纸而向里，藏 感应强度大小为B的匀强感场。一带电粒子从y轴上的M点射入 酷场，速度方向与y帕正方向的夹角0=45”，粒子经过赋畅偏转后在 N点（图中来再出）垂直穿过r轴，已知M一@，粒子电荷量为9口 质量为m,重力不计，期 A数子带负电稗 五较子建微大小为 C拉子在磁场中运动的轨迹半径为。 D.N与O点相距(2+1Da 二，非选择题：本题共5小题，共0分。 11.(7分)如图所层，S为务标原点处的离子源，N为平行y轴是够长的荧充屏，S到 MN的距离为L,N左侧区域有意围足够大的匀强威场，髓场的磁够应强度大小为 B,方向兵直干纸而向里。某时朗离子源5沿平行纸面各个方向均匀地发出大量的质 量为和电传量为，速率为但的正离子，不计高子受到的重力，不考感离子之间的相 互作用力。求： (1)离子从发出到打中荧光屏的量短时间和量长时间： (2)离子打中荧光解的长度及范围. 12.(0分)如图所示，在一L<x0.0≤y≤L的区城0k中，存在沿y轴负方向的匀图 电场，电场的周围分布着垂直于纸面向里的匀翼磁场。一个带负电的粒子以速度 从算点O沿x轴负方闻遗人电场，由d点飞出电桥，进人磁场后恰好经过b点。已知 较子的框量为m,电药量为一？，d友为x的三等分点，不计粒子的重力。求： (1》匀强电场的电场强度大小： (2)匀强磁场的赋盛应强度大小， 。。分。 13.(10分)2023年10月26日，“神舟十七号”航天员利奔赴天宫”。为防止字需可各肿 高能较子对在轨航天员意成的危害，研制出各种型助护装置。某问学设计了一一种壁助 护视拟装置，装置戴面图扣街所示，以)点为圆心的内提，外阳半径分别为R,3R,区 城中的危段区内有垂直于纸面向外的匀强藏场，外为地缘薄板，外风的左侧有两块 单元过关检测《十二】物理第3页（共4页） 衡水真见 平行金属薄板，右板与外醒相切，在切点处开有一小孔C。一质量为网，电荷量为 十？、不计重力的增电粒子从左板内侧的A点由静止释放，两版可电压为心，粒子经电 场加速厅从C点沿@)方向射人陆场，恰好不进入安全区，粒子每次与他缘薄版碰植 后原速反弹，求， (门)粒子通过C点时的速度大小D: (2)磁感应强度的大小B, (3》粒子从高开电场到再次返日电孱质需的时间：。 44 堂全区 14,(16分)如图所示，一质量为w,带负电荷粒子的电荷量为g,不计重力的带电整予从x 轴上的P点以速度。沿与十工轴成心的方向射人第一象限内的匀强磁场中，恰好垂 直于y轴射出第一象限。已知OP一a, (1)求匀强截场的度球成强度B的大小 ()让大量这种带电粒子同到从x轴上的P点以速度甲沿与x轴正方向成0一180的 方向乐直于意场射入第一象限内，求y轴上有带电数子穿过的区城范图和梦电粒 于在磁场中运动的最长时阿。 15,(18分》如图甲所示，在y平面的第一象限内存在周期性变化的宽场，规足意场垂直 于纸国向内的方向为正，造感成强度B随时间：的变化规律如图乙所示。质量为m, 电有量为+？的粮子，在一0时沿x轴正方向从坐标胤点D射人盛场。图乙中T 为未知量，不计粒子的重力(in37一0.6.c037=08). (1)若粒子射人酸场时的速度为，求0一三T。时闻内粒子威匀速周诏动的举轻： (2》若粒子恰好不能从Oy箱则出蓝场，求磁盛宜强度变化的满期T,: (3)若使粒子能从坐标为(d,3d)的D点平行于Qx轴射出，求射入磁场时速度大小. JA. “和五 密程 单元过关检测（十二）物理第4页（共4页》·物理· 参考答案及解析 RR,则特测 后，电流计的示数也为0。则京一R (④在}R图像中，设a1=1.1,a:=2.1,b 电租的阻值为R.=√RR。=√/225X196Q Q67,对南周障及—款+后号-试R十 11 210。④某同学在对调电阻箱和待测电阻时， 不小心将滑动电阻器的滑片移动了少许，电阻 E,可得R,=,则材料电阻率为P a2-a1 丝两边的比例关系不变，则对实验结果无影响。 14.(1)9.500(2)Ⅱ2.1(3)偏大 ma1a2D2 4红a:-a)代入数据计算得p=3X103n·m (4)3×10-3 【解析】(1)螺旋测微器的读数为9.5mm十0.0× 15.(1)1.40 (2)2.50.75(3 k 0.01mm=9.500mm。 【解析】(1)电流表的示数为I=1.40A。 (2)在步骤①中，由闭合电路欧姆定律有E= E 1R+r),整理可得十巨，在步聚②中， (②)由闭合电路的欧姆定律得I一R十，变形得 }+后，图缘的斜率为 1 R _0.7-0.3 由闭合电路欧姆定律有E一R十（贷+）， 1.0 0.4,解得电池的电动势为E=2.5V,图像的纵 基理可得-欲R十后对比以上持果可 裁距为E=0.3,解得内阻为r=0.75D。 知，步聚①对应的图线应为Ⅱ，由图线Ⅱ及子 (3)由于不能忽略电流表和电压表的内阻，当 E 款+后可得日-部巨=067，解得电添 S提1,2时分别有I=RA十R十，E=U+ 内阻r=2.1n. (限贸)，对两式变形可得}-是+ (3)若考虑电流表内阻的影响，则步骤①中，由 Ra十r1r11r 网合电路欧姆定体有行一款十宫，即电源 .11 疗巨·后+宝+反·官南上迷解 内阻测量值r器=r真十rA,故测量值相对真实 折式得昭-巨=，可得，怎 值偏大。 2024一2025学年度单元过关检测（十二）物理·磁感应强度 安培力 带电粒子在磁场中的运动 一、选择题 直向下，根据左手定则，通电直导线所受安培力 1,D【解析】穿过铅板后，粒子的速度变小，由洛 的方向水平向外，C正确。 伦黄力提供向心力g8=m号，解得r一器，可 3.D【解析】由左手定则可知，a、b导线受到的安 培力大小相等、方向相反，A错误；由左手定则可 知速度变小，粒子做國周运动的半径也变小，所 知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培 以粒子由铅板的下方进入铅板的上方，故由b点 力向下，线图按顺时针方向（正视）转动，B错误： 运动到a点，由左手定则可知，粒子带正电，D 换磁性更强的磁铁或增加线圈匝数，会使得在相 正确。 同电流情况下线圈所受安培力增大，电流表的量 2.C【解析】带正电圆盘按题图所示方向转动时， 程减小，C错误，D正确。 从上向下看，形成顺时针方向的电流，根据右手 4.C【解析】小球竖直方向只受重力，做自由落体 螺旋定则可知，在圆盘上方形成的合磁场方向竖 运动，则有v一g,水平方向根据受力平衡可得， ·3 衡水真题密卷 单元过关检测 國管对小球的弹力大小为FN=qB=qBgt,可 知圆管对小球的弹力大小随时间逐渐增大，由于 I-t图像的切线斜率表示弹力大小，则I-t图像 切线斜率应逐渐增大，A、B错误：水平方向根据 受力平衡可得，圆管对小球的弹力大小为F、= 甲 quB,圆管对小球的冲量为I=quBt=gBgt2,又 由A=2g2可得1=2gBM,可知1h图像为一 条过原，点的倾斜直线，C正确，D错误。 5.D【解析】设粒子的运动轨迹过bcde上的某一 点g,O为粒子做圆周运动轨迹的圆心，当 ∠Oag最大时，粒子运动轨迹对应的圆心角最 乙 大，粒子运动时间最长，由几何关系可知当c点 7.B【解析】O1是粒子甲运动轨迹的圆心，由题 与g,点重合时，粒子运动时间最长，如图所示，设 意可知，四边形OQO,M是正方形，所以甲乙运 运动半径为R,则有(2L一R)2十L=R,解得 动轨迹的半径均为R,甲的运动轨迹的圆心角为 R=,已树He粒子的质量为3m,电荷量为 受，而粒子乙往左偏转飞出磁场，它的国心角为 1 2q,其在磁场中做匀速圆周运动，有2qB= *2mn 3m石解得和- ,D正确。 3。 甲运动的时间为1= _,乙 2x gB 2gB 2v' 6m 运动的时间为？= 3"2mm rm nR 2πqB3gB3 ,因为两 粒子同时射出磁场，所以两粒子射入磁场的时间 c d πRπRπR ,B正确。 6.D【解析】根据题意可知，两粒子在磁场中的偏 间隔为△1=1一12=20一306 转方向相同，所以根据左手定则可知，两粒子的 电性相同，A错误：令两粒子都带正电，粒子的运 动轨迹如图甲所示，P点在O点的左侧，根据几 2 何知识有R,:R。=sin0:1,因为gB=mR, 9B,则： 所以粒子做圆周运动的半径为R= m。 msin0,根据图形可知，该种情况下a粒子做 9=1 8.BD【解析】将小球的速度分解为一个水平向 圆周运动的路程小于b粒子的路程，a、b两粒子 左，大小-受的分逢度和一个水平向右，大小 1 的速度相等，根据1=三可知，粒子的运动时间 2=多u。的分速度：由于F1=7q0oB=mg(与 小于b粒子：当两粒子都带负电时，两粒子的运动 重力平衡)，可知小球的运动可以看成是以速率 1向左的匀速直线运动和以速率v2的匀速圆 轨迹如图乙所示，P点在O点的右侧，根据几何 周运动的合运动，故小球在运动轨迹的最低，点时 和有RR血91，剧器：器动0根 的速度大小为口=1十2=2w。,B正确：小球在 轨迹最低点时的加速度大小为a= 据图形可知，该种情况下a粒子微圆周运动的路 程大于b粒子的路程，所以a粒子的运动时间大 9·2uB-m8=3g,C错误；由9B=2mg,可 于b粒子，D正确，B、C错误。 得小球水平抛出时的加速度大小为a= 4 ·物理· 参考答案及解析 9B十mg=3g,A错误；由于洛伦兹力不做功， 10.AD【解析】由左手定则可知，带电粒子带负 电荷，A正确；画出粒子的轨迹示意图，如图所 小球从运动轨迹的最高点运动到最低点的过程， 示，假设轨迹的圆心为O,则由几何关系得粒 满足丸城能守恒，则有号m,2+mgh=m, 子的轨道半径为R=2a,则由gmB=m只得 解得A-30,D正确。 2g =9BR_2gBa,B,C错溪：由以上分析可知， 9.AD【解析】粒子进入磁场时，速度大小为= 29BL且与磁场垂直，由洛伦兹力提供向心力有 ON=R+a=(W2+1)a,D正确 m V 2 wB=m尺，则其轨迹丰径为R=mg=2L,A gB 正确；匀强磁场方向平行于Oz平面且与之轴 M 负方向成30°角，粒子沿工轴正方向进入匀强磁 场，根据左手定则可以判断粒子的轨迹平面为平 面abcd,如图甲所示，粒子不会与x轴相交，B 0 错误：若进入磁场的速度大小为20。，则其轨迹 二、非选择题 半径为R'_m·20=4L,其中d点刚好为粒子 1.器 371 2qB (2)(5+1)L 范围为 在磁场中做匀速圆周运动的圆心，其运动轨迹与 [-3L,L] bc边相交于P点，如图乙所示，则cP=23L, ce=23L,ch=3L,he=ce-ch =(23-3) 【解析】(1)根据9B=m, L,所以粒子穿出磁场的点的y坐标为(23一 可得离子在磁场中运动的轨迹半径r=L 3)L,C错误；设轨迹的圆心角为0，则sin日= 离子的运动轨迹对应的弦长最短时，离子的运 路-品-名期国心角=3测，所以银子在磁 动时间最短，即离子的运动轨迹恰好经过P 点，如图甲所示，离子在磁场中做完整的圆周运 场中运动的时间为t= 30° 动的周期T=qB 2元m 6gBD正确。 根据几何关系可知，轨迹对应的圆心角为60°， T im 能打中荧光屏的最短时间1=6一3qB 离子速度为1时从下侧回旋，刚好和边界相 609 切，离子速度为2时从上侧回旋，刚好和上边 界相切，离子的运动轨迹如图乙所示，离子打中 0 荧光屏的最长时间t2 360*T-3xm 270° 2gB 甲 a 4L 30P 甲 乙 丙 (2)离子打中荧光屏范围的总长度为图丙中 AB的长度，由几何关系可知打中荧光屏的宽 度|AB|=2rcos30°+L=(W3+1)L 乙 离子打中荧光屏的范围为[一√3L,L]。 ·5 衡水真题密卷 单元过关检测 12.(1)m (23m 由牛顿第二定律得qB=m gL gL 【解析】(1)根据题意，画出粒子运动轨迹如图 1/2nU 所示，粒子在电场中做类平抛运动，有 解得B= L=vot Eg=ma 联立解得E=m 安全区 qL。 危险区 (3)设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心 日-BR 角为0，由几何关系得an2=R 解件9一号 粒子在磁场中运动的周期为T=2m gB (2)粒子飞出电场时速度为，与竖直方向夹角 粒子从C点到第一次与绝镣薄板碰撞所霄时 为日，根据动能动能定理，有 13. 1 四·3·=2m 2m,2 间为t=3 解得v=√2uo 解得1一日R需 如0-警-号 由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝 缘薄板发生5次碰撞，粒子从离开电场到再次 解得0=45 设粒子在磁场中做圆周运动的半径为「，根据 返回电场所需的时间t=6=2xR,√U。 2m 几何关系有2rsin0=3 14.(1)mv 8V3πa 2ga (2a 9v 1-2 【解析】(1)粒子运动轨迹半径设为r,如图甲 所示，根据几何关系可得 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供 rsin60°=a 向心力，有Bg=m v2 解得r= 2 3 a 解得B=2mu gL。 由洛伦滋力提供向心力可得gB=m) U 13.1m 、12mU 2m (3)2R√ 解得B=3mu 2ga 【解析】(1)粒子从A点运动到C点，根据动能 定理得gU= 1 2 mv U 解得v一√m (2)设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为？， 如图所示，由几何关系得 60 (3R)2+r2=(r+R) 解得r=R ·6 ·物理· 参考答案及解析 (2)粒子从y轴上OA之间射出，设A点纵坐 nw。 标为yA,PA为轨迹圆的直径，如图乙所示，由 在后T。内的运动丰径20B 几何关系得 由几何关系知sin0= r2-=0.6 ya2+a2=(2r)2 r1十r名 解得yA=V39a 解得0=37 3 0~二T,粒子做国周运动的周期T=2 可知y轴上有带电粒子穿过的区域范国为0≤ 3qB。 y39a 则180°-37 360° 3 解得磁感应强度支化周期T。一216B9 143um 沿十x方向出发的粒子在磁场中运动时间最 长，设该时间为，轨迹对应的圆心角设为π十 a,如图丙所示，由几何关系得 rsin a=a 解得。=晋 则有1=宏T= r+3.2r83a 9v 甲 V (3)要想使粒子经过D点且平行Ox轴射出，则 粒子只能从nT。时刻经过D点，（其中n=1, 2,3,…),则轨迹如图乙所示，设粒子射入磁场 3 的速度为v,由(2)可得r2=2 由几何关系可知 n (2ricos 30%+2r2 cos 30)=2d 丙 又q0·3B。=m ri 15.(1)ma (2) 143元n (3)43Bq 4J3Boqd 解得v= (n=1,2,3,…)。 3gBo 216Boq -(n=1, 5nm 5nm 2,3,…) 【解析】(1)根据洛伦兹力提供向心力得 D Bd Bd qg·3B0=m 解得T1=30B。° mvo 0 (2)要使粒子恰好不从y轴射出，轨迹如图甲 所示，在前工，内的运动半径为r-器。 mvo 2024一2025学年度单元过关检测（十三）物理·带电粒子在组合场、 复合场中的运动 一、选择题 择器，所受静电力竖直向上，而根据左手定则可 1.B【解析】根据题意，电子从左向右进入速度选 知，所受洛伦兹力竖直向下，静电力与洛伦蓝力 7