2025-2026学年高二上学期期末复习物理小专题专项限时练习：带电粒子在磁场中的运动类问题

2025-2026学年高二上学期期末复习小专题专项限时练习 带电粒子在磁场中的运动类问题 （时长：45分钟） 一、带电粒子在有界磁场中运动类问题 1.甲、乙两个质量和电荷量都相同的带正电的粒子（重力及粒子之间的相互作用力不计），分别以速度和垂直磁场方向射入匀强磁场中，且（下列各图中的v表示粒子射入磁场的方向），则甲乙两个粒子的运动轨迹正确的是（　　） A. B. C. D. 2.如图所示，宽为d的带状区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为e的质子从A 点出发，与边界成60°角进入匀强磁场，要使质子从左边界飞出磁场，则质子速度的最大值为（　　） A. B. C. D. 3.如图所示，一半径为R的圆形区域内充满垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，O为圆形磁场区域的圆心。一带电粒子以速度v从磁场边界P点垂直射入磁场，射入时的速度方向与PO夹30°角，最后从磁场边界Q点射出。已知∠POQ=120°，不计粒子重力，则（ ） A.该粒子带正电 B.该粒子沿OQ方向射出磁场 C.该粒子在磁场中运动的半径为R D.该粒子在磁场中运动的时间为 4.2023年4月，我国有“人造太阳”之称的托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录。其中磁约束的简化原理如图：在半径为和的真空同轴圆柱面之间，加有与轴线平行的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，。假设氘核沿内环切线向左进入磁场，氚核沿内环切线向右进入磁场，二者均恰好不从外环射出。不计重力及二者之间的相互作用，则和的速度之比为（　　） A. B. C. D. 5.如图所示，在区域内存在垂直于三角形平面向里的匀强磁场，，，BC=2d。在顶点处有一粒子源，可以在垂直磁场的平面内，向区域内各个方向均匀射入比荷为、速率为的带负电的粒子，有的粒子能从边射出，忽略粒子的重力及相互间的作用力。下列说法中正确的是（　　） A.匀强磁场的磁感应强度大小为 B.粒子在磁场中运动的最短时间为 C.粒子在磁场中运动的最长时间为 D.边有粒子射出的区域长度为 6.如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场，一不计重力的带电粒子垂直磁场边界从M点射入，从N点射出。下列说法正确的是（　　） A.粒子带正电 B.粒子在N点速率小于在M点速率 C.若仅增大磁感应强度，则粒子可能从N点下方射出 D.若仅增大入射速率，则粒子在磁场中运动时间变长 二、带电粒子在组合场中运动类问题 7.如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为（　　） A.d随v0增大而增大，d与U无关 B.d随v0增大而增大，d随U增大而增大 C.d随U增大而增大，d与v0无关 D.d随v0增大而增大，d随U增大而减小 8.“中国散裂中子源”（CSNS）是我国重大科技基础设施，用于研究物质微观结构。在CSNS的粒子加速器中，带电粒子的运动控制至关重要。如图所示，在xOy平面内，第一象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；第四象限存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。带电荷量为+q的粒子，从y轴上的P点以初速度沿x轴正方向射入电场，粒子从M点（图中未画出）第一次经过x轴时速度方向与x轴正方向的夹角为60°，粒子进入磁场区域后经一段时间，从N点（图中未画出）第二次经过x轴。忽略粒子重力，则O、N两点间的距离为（　　） A. B. C. D. 9.有一个辐向分布的电场，距离O相等的地方电场强度大小相等，有一束粒子流通过电场，又垂直进入一匀强磁场，则运动轨迹相同的粒子，它们具有相同的（　　） A.质量 B.电量 C.速率 D.动能 10.如图，是交替出现的宽为的匀强电场和匀强磁场区域，其中编号1、3区域为电场，场强均为，2、4区域为磁场，场强均为，方向如图所示。质量为，带电量为的正粒子，从1区上边界由静止释放，不计重力。下列说法中正确的是（　　） A.粒子从4区下边界穿出后的动能一定为 B.粒子从4区下边界穿出后的水平速度一定为 C.粒子从4区下边界穿出时的速度与水平方向夹角的余弦为 D.若粒子恰未从第4场区射出，则需满足 11.如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U2的两块导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1或U2的变化情况为（不计重力，不考虑边缘效应，保证粒子能从电场中射出）（　　） A.仅增大U1，d将不变 B.仅增大U2，d将不变 C.仅增大U1，d将减小 D.仅减小U2，d将减小 三、带电粒子在叠加场中运动类问题 12.如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一电荷量为+q的粒子以速度v从该装置的左端沿水平方向向右做直线运动。忽略粒子重力的影响，则（　　）    A.该粒子的速度 B.若只将粒子的电荷量改为，其将往上偏 C.若只将粒子的电荷量改为+2q，其将往下偏 D.若只将粒子的速度变为2v，其将往上偏 13.如图所示的MNPQ区域内有竖直向上的匀强电场和沿水平方向的匀强磁场，现有两个带电微粒、均从边界的点处先后沿水平方向进入该区域中，并都恰能做匀速圆周运动，则下列说法错误的是（　　） A.a、b两微粒均带正电 B.a、b两微粒在该区域运动周期一定相等 C.a、b两微粒在该区域运动的圆周运动半径一定相等 D.仅增加磁场强度a、b一定都能做匀速圆周运动 14.如图所示，足够长的竖直绝缘墙壁右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、带电量为的绝缘物块与绝缘墙壁之间的动摩擦因数为µ，重力加速度为g。现将小物块紧贴竖直墙壁由静止释放，则在小物块下落的过程中，下列说法正确的是（　　） A.小物块下落的过程中会与墙壁分离 B.小物块向下运动的过程中速度先增大后减小 C.小物块向下运动的过程中速度最大时，加速度向上 D.小物块能达到的最大速度为 15.如图所示，匀强电场和匀强磁场的方向均水平向右。一个正离子在某时刻速度的大小为v，方向与电场磁场方向夹角为θ。当速度方向与磁场不垂直时，可以将速度分解为平行于磁场方向的分量和垂直于磁场方向的分量来进行研究。不计离子重力，此后一段时间内，下列说法正确的是（） A.离子受到的洛伦兹力变大 B.离子加速度的大小不变 C.电场力的瞬时功率不变 D.速度与电场方向的夹角θ变大 16.如图所示，两平行极板水平放置，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度为。一束质量均为、电荷量均为的粒子，以不同速率沿着两板中轴线方向进入板间后，速率为的甲粒子恰好做匀速直线运动；速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图中曲线所示，为乙粒子第一次到达轨迹最低点的位置，乙粒子全程速率在和之间变化。研究一般的曲线运动时，可将曲线分割成许多很短的小段，这样质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，对应小段圆弧的半径叫该处曲率圆半径。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A.两板间电场强度的大小为 B.乙粒子偏离中轴线的最远距离为 C.乙粒子的运动轨迹在处对应的曲率圆半径为 D.乙粒子从进入板间运动至位置的过程中，在水平方向上做匀速运动 17.如图所示，整个空间存在一水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，光滑绝缘斜面固定在水平面上。一带正电滑块从斜面顶端由静止下滑，下滑过程中始终没有离开斜面，下滑过程中滑块的位移x、受到的洛伦兹力力、加速度a与机械能等物理量的大小随时间变化的图线可能正确的是（　　） A. B. C. D. 答案 1.A 2.A 3.C 4.A 5.D 6.C 7.A 8.D 9.C 10.A 11.B 12.D 13.C 14.D 15.B 16.B 17.B 学科网（北京）股份有限公司 $