2027届人教版高考物理一轮复习讲义（直击高考）（提高班）（思维导图+模拟分类+真题分类）专题十一 磁场

该高中物理高考复习讲义围绕磁场专题，涵盖磁感应强度、安培力、洛伦兹力及带电粒子在单磁场、组合场、叠加场中的运动等核心考点，按概念规律到综合应用的逻辑架构知识，通过考点梳理、方法对比（如洛伦兹力与电场力表格分析）、真题分层训练，帮助学生构建磁场问题分析框架，突破重点难点。 讲义突出科学思维培养，如通过电偏转与磁偏转模型对比，引导学生掌握轨迹分析与规律应用，结合质谱仪、回旋加速器等科技案例渗透科学态度。设置基础巩固、能力提升、高考真题三级练习，配合即时反馈，助力学生高效提升应考能力，为教师把控复习节奏提供系统支持。

专题 十一 磁场 知识点1 磁场 1．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。 (2)大小：B＝(通电导线垂直于磁场)。单位是特斯拉，符号T。 (3)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，也就是小磁针静止时N极的指向。 (4)叠加：磁感应强度是矢量，叠加时遵守平行四边形定则。 2．匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场。 (2)磁感线特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。 3.磁感线 (1)描述磁场的方向：磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 (2)描述磁场的强弱：磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。 (3)是闭合曲线：在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。 (4)不相交：同一磁场的磁感线永不相交、不相切。 (5)假想线：磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，客观上并不存在。 知识点2 安培力 一、安培力的大小 1.安培力公式：F＝ILBsin θ。 2．两种特殊情况： (1)当I⊥B时，F＝BIL。 (2)当I∥B时，F＝0。 3．弯曲通电导线的有效长度 (1)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图所示)。 (2)对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。 二、 安培力的方向 1.安培力方向的判断 (1)判断方法：左手定则。 (2)方向特点：既垂直于B，也垂直于I，所以安培力一定垂直于B与I决定的平面。 2.合安培力的两种分析思路 思路一：先分析通电导线所在处的合磁场的大小和方向，由左手定则判断安培力的方向，由F合＝IB合lsin θ，求合安培力的大小。 思路二：根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，结合力的平行四边形定则，分析合安培力的大小和方向或某个安培力的大小和方向。 知识点3 洛伦兹力 1．定义：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 2．方向 (1)判定方法：左手定则 掌心——磁感线垂直穿入掌心； 四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 拇指——指向洛伦兹力的方向。 (2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。 3．大小 (1)v∥B时，洛伦兹力F＝0。(θ＝0°或180°) (2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB。(θ＝90°) (3)v＝0时，洛伦兹力F＝。 4．洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者性质相同，都是磁场力。 (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。 2.洛伦兹力与电场力 洛伦兹力 电场力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电荷处在电场中 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 方向 F⊥B且F⊥v 正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反 做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功，可能做负功，也可能不做功 知识点4 带电粒子在组合场中运动的分析 1． 组合场：电场与磁场各自位于一定的区域内且不重叠；或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现 2．带电粒子在组合场中运动的分析思路 第1步：粒子按照时间顺序进入不同的区域可分成几个不同的阶段。 第2步：受力分析和运动分析，主要涉及两种典型运动，如第3步中表图所示。 第3步：用规律 3．“电偏转”与“磁偏转”的比较 垂直电场线进入 匀强电场(不计重力) 垂直磁感线进入 匀强磁场(不计重力) 受力情况 电场力FE＝qE，其大小、方向不变，与速度v无关，FE是恒力 洛伦兹力FB＝qvB，其大小不变，方向随v而改变，FB是变力 轨迹 抛物线 圆或圆的一部分 运动轨迹示例 求解方法 利用类平抛运动的规律求解：vx＝v0，x＝v0t，vy＝·t，y＝··t2 偏转角φ满足：tan φ＝＝ 半径：r＝ 周期：T＝ 偏移距离y和偏转角φ要结合圆的几何关系利用圆周运动规律讨论求解 运动时间 t＝ t＝T＝ 动能 变化 不变 知识点5 带电粒子在叠加场中的运动 1．三种场的比较 力的特点 功和能的特点 重力场 大小：G＝mg 方向：竖直向下 重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重力势能 电场 大小：F＝qE 方向：正电荷受力方向与场强方向相同，负电荷受力方向与场强方向相反 电场力做功与路径无关W＝qU 电场力做功改变电势能 磁场 大小：F＝qvB(v⊥B) 方向：可用左手定则判断 洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能 2．关于是否考虑粒子重力的三种情况 (1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与静电力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力。 (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理。 (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力。 3. 带电粒子在叠加场中的直线运动 (1)带电粒子在电场和磁场的叠加场中做直线运动，电场力和洛伦兹力一定相互平衡，因此可利用二力平衡解题。 (2)带电粒子在电场、磁场、重力场的叠加场中做直线运动，则粒子一定处于平衡状态，因此可利用平衡条件解题。 4. 带电粒子在叠加场中的圆周运动 (1)带电粒子做匀速圆周运动，隐含条件是必须考虑重力，且电场力和重力平衡。 (2)洛伦兹力提供向心力和带电粒子只在磁场中做圆周运动解题方法相同。 (3)带电粒子在叠加场若存在合力且不等于洛伦兹力，粒子将做一般曲线运动。解决方法可以用运动的合成与分解。 1、 安培力 1．（2026·湖南长沙·模拟预测）一半径为的圆形区域内有匀强磁场，现有一边长也为的正方形线框，以速度匀速向右运动，某时刻点恰好位于磁场区域的圆心处，如图所示，则该时刻线框所受安培力的方向为（     ） A．水平向右 B．水平向左 C．沿方向 D．沿方向 【答案】C 【详解】图示位置，由右手定则可知正方形线框中有逆时针方向的感应电流；由左手定则可知，CD边受到的安培力水平向左，BC边受到的安培力竖直向上，由于边长相等，所以安培力大小也相等，该时刻线框所受安培力的方向为BC、CD边所受安培力的合力方向，即沿正方形的对角线CA方向。 故选C。 2．（2026·湖南长沙·二模）矩形导线框放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，如图甲所示，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，则在时间内，线框的边所受安培力随时间变化的图像为图中的（安培力取向左为正方向）（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在到内，穿过线框的磁通量变小，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的边的安培力水平向左；在到内，磁感应强度的方向垂直线框平面向外，穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的边的安培力水平向右。在下一个周期内，重复出现安培力先向左后向右。又根据，可知磁感应强度均匀变化，则安培力的大小均匀变化。 故选C。 3．（2026·北京朝阳·二模）电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪声新型船，其结构简图如图所示，AB和CD是与电源相连的导体板，AB与CD之间的区域浸没在海水中，其中部分区域处在垂直纸面向里的匀强磁场中（磁场由固定在船上的线圈产生，其独立电路图中未画出）。下列说法正确的是（　　） A．使船前进的力，是磁场对海水的安培力 B．为使船前进，AB板应接电源的正极 C．同时改变磁场的方向和电源正负极，海水所受的安培力将反向 D．图中电源消耗的电能等于电磁船获得的动能与电路中产生的焦耳热之和 【答案】B 【详解】A．使船前进的力是海水对船（或船上的磁场发生装置）的作用力，磁场对海水的安培力是作用在海水上的，方向向后，故A错误； B．船头向右，要使船前进，船受到的推力应向右，根据牛顿第三定律，海水受到的安培力应向左。磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，电流方向应向上，即从AB板流向CD板，所以AB板应接电源的正极，故B正确； C．同时改变磁场的方向和电源正负极（即电流方向），根据左手定则或安培力公式，磁场反向、电流反向，安培力方向不变，故C错误； D．根据能量守恒定律，电源消耗的电能转化为电路中产生的焦耳热、船获得的动能以及海水获得的动能（安培力对海水做功），故D错误。 故选B。 4．（2026·福建三明·二模）如图，矩形弹性线圈abcd位于竖直放置的长直导线MN附近，其四个端点a、b、c、d固定，线圈与长直导线在同一竖直面内，线圈两边ab、cd与MN平行。当通入如图所示的电流（长直导线中的电流远大于矩形线圈中的电流）时，则稳定后矩形线圈的大致形状可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由安培定则可知通电直导线在右侧产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知ab边受到的安培力向左，dc边受到的安培力向右，ad边受到的安培力向上，cb边受到的安培力向下，则ab边向左凸，dc边向右凸，ad边向上凸，cb边向下凸；故选C。 2、 带电粒子在单磁场中运动 1.（2026·江苏扬州·模拟预测）质量和电荷量都相等的粒子a、b，以不同的速率从点沿虚线方向垂直匀强磁场射入，运动轨迹如图所示，不计粒子间的作用力及粒子的重力，则（    ） A．粒子a带正电 B．洛伦兹力对粒子a做正功 C．粒子a的角速度大于粒子b的角速度 D．粒子a的加速度大于粒子b的加速度 【答案】D 【详解】A．磁场垂直纸面向里，粒子向右偏转，则洛伦兹力向右，由左手定则可知粒子a、b均带负电。故A错误； B．洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功。故B错误； C．粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 解得 角速度 与半径、速度无关，，故C错误； D．如图可知粒子半径大于粒子，根据 故粒子速度大于粒子，加速度 可得 。故D正确。 故选D。 2．（2026·北京西城·一模）如图所示，带电粒子从正方形区域abcd的ad边中点，以垂直于ad边的初速度v0射入该区域。当该区域只存在垂直纸面向内的匀强磁场时，带电粒子恰好从b点射出；当该区域只存在沿ad方向的匀强电场时，带电粒子恰好从c点射出。不计重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子带负电 B．粒子在磁场中的运动时间大于在电场中的运动时间 C．粒子射出磁场的速度大小等于射出电场的速度大小 D．粒子在磁场中受到的力的大小等于在电场中受到的力的大小 【答案】B 【详解】A．由左手定则可得粒子带正电，故A错误； B．电场中初速度方向匀速直线运动 得 在磁场中做匀速圆周运动的时间 显然弧长大于正方形边长，故B正确； C．磁场中洛伦兹力不做功，粒子射出速度大小仍为；电场中电场力对粒子做正功，动能增加，射出速度大小大于，因此二者不相等，故C错误； D．由几何关系可知 计算得粒子轨迹半径 洛伦兹力 在电场中 电场力，二者不相等，故D错误。 故选B。 3．（多选）（2026·四川遂宁·模拟预测）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点射入，从点射出。下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．粒子在点速率大于在点速率 C．若仅增大磁感应强度，则粒子可能从点左侧的下边界射出 D．若仅增大入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短 【答案】CD 【详解】A．带电粒子向下偏转，根据左手定则可知粒子带负电，故A错误； B．磁场对带电粒子不做功，因此粒子在点速率等于在点速率，故B错误； C．带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，满足 解得粒子做圆周运动的半径 若增大磁感应强度，则圆周运动的半径减小,如图所示 粒子可能从点左侧的下边界射出，故C正确； D．若仅增大入射速率，由可知粒子做圆周运动的半径增大，由图可知，粒子在磁场中运动的圆心角减小，粒子在磁场中运动时间 故粒子在磁场中运动时间变短，故D正确。 故选CD。 4．（多选）（2026·浙江绍兴·三模）如图所示的威尔逊云室处于磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。电子以初速度垂直于磁场进入云室，运动轨迹如图所示。电子运动中受到的阻力大小，其中为常数，为速率。已知电子的电量为，质量为。关于电子的运动，下列说法正确的是（　　） A．电子的运动方向为b→a B．进入磁场时电子的向心加速度为 C．电子从刚进入磁场到第一次速度方向与初速度方向垂直的时间为 D．电子运动轨迹的总长度为 【答案】BC 【详解】A．因为阻力的作用，电子的速度减小，电子做圆周运动的半径满足 解得 电子运动中受到的阻力的作用，速度不断减小，故粒子运动的半径不断减小，故电子的运动方向为，故A错误； B．电子受沿切向的阻力和法向的洛伦兹力，向心力由洛伦兹力提供，进入磁场时电子的向心加速度满足 解得，故B正确； C．电子在磁场中运动时，向心力由洛伦兹力提供，满足 解得 可知角速度与速率无关，保持恒定。速度方向偏转，即 故电子从刚进入云室到第一次速度方向与初速度方向垂直的时间为，故C正确； D．将粒子的运动分为切线方向和法线方向，根据动量定理，从粒子进入云室到停止运动，在沿切线方向有 整理得 电子运动轨迹的总长度为，故D错误。 故选BC。 5．（2026·山东聊城·三模）某质谱仪简化结构如图所示，在xOy平面的y>0区域存在方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场，在x轴处放置照相底片，大量a、b两种离子漂入（其初速度几乎为零）电压为U的加速电场（加速电场未画出），经过加速后，从坐标原点且与y轴成角的范围内垂直磁场方向射入磁场，最后打到照相底片上，测得最大发射角的余弦值。已知a、b两种离子的电荷量均为，质量分别为2m和m，不考虑离子间相互作用。 (1)求a离子在磁场中速度大小； (2)求b离子在照相底片上形成的亮线长度； (3)若加速电压在之间波动，要在底片上完全分辨出a、b两种离子，求的最大值。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）a离子经电压为U的电场加速，以的速度进入磁场区域，根据动能定理得 解得 （2）同理可得b离子进人磁场时的速度应满足 解得 b离子在磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径为，根据洛伦兹力提供向心力得 联立解得 如图所示 b离子沿y轴方向入射时打在底片的位置与原点O距离最远，可得 b离子沿与y轴方向成角的两个方向入射打在底片上同一位置，此时位置与原点O距离最近，由几何关系可得 如图所示，可得b离子在照相底片上形成的亮线长度为 解得 （3）a离子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为，根据洛伦兹力提供向心力得 联立解得 当加速电压取最小值时，a离子运动半径最小为 a离子打在照相底片上的位置与原点O的最近距离为 同理当加速电压取最大值时，b离子运动半径最大为 b离子打在照相底片上的位置与原点O的最远距离为 要在底片上完全分辨出a、b两种离子，应满足 联立解得 即的最大值为。 3、 现代科技中的应用 1．（2026·北京东城·一模）一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，两板间便产生电压。如果把板和电热器连接，板就是一个直流电源的两个电极。若两板相距为，两板正对面积为，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为，等离子体以速度沿垂直于的方向射入磁场，不计离子在板间运动时的相互作用，则（    ） A．板是电源的正极 B．该电源的电动势为 C．电热器稳定工作时，离子在板间仅受洛伦兹力 D．电热器稳定工作时，单位时间飞入板间的离子数目大于飞出的数目 【答案】D 【详解】A．磁场方向由左N极向右S极，即水平向右，根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力向下，正电荷会向Q板偏转，因此Q板是电源的正极，P板是负极，故A错误； B．电源稳定时，洛伦兹力与电场力平衡，整理得电动势，故B错误； C． 电热器稳定工作时，板间存在电场，离子同时受到洛伦兹力和电场力，二力平衡，故C错误； D．电热器稳定工作时，电路中有电流，说明单位时间内有一定数量的正、负离子分别打在Q板和P板上，这些离子没有飞出板间区域。因此，单位时间飞入P、Q板间的离子数目等于飞出的数目加上打在极板上的数目，即飞入的数目大于飞出的数目，故D正确。 故选D。 2.（多选）（2026·湖北襄阳·模拟预测）物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，霍尔发现了霍尔效应：如图乙是以电子为载流子的霍尔元件，在薄片的两个侧面、间通以电流时，、两侧会产生电势差，测量电势差可计算磁感应强度。下列说法正确的是（     ） A．甲图中，粒子每旋转一圈加速两次，且所有圆轨迹是同心圆 B．甲图中，其他条件不变，只增大加速电压，则粒子出射的最大动能不变 C．乙图中e侧电势低于侧 D．乙图选用单位体积内自由电荷数更少的薄片，能提高磁感应强度测量灵敏度 【答案】BD 【详解】A．甲图中，粒子每旋转一圈加速两次，但所有圆轨迹不是同心圆，故A错误； B．粒子做圆周运动的最大半径等于D形盒的半径 根据牛顿第二定律可得 粒子射出时的最大动能 可见，粒子射出时的最大动能与加速电压无关，故B正确； C．根据左手定则可知，负电荷偏向f侧，正电荷偏向e侧，因此图乙中，e侧电势高于侧，故C错误； D．设e、f两侧面的厚度为d，e、f两侧会产生最大电势差为U ，则有 结合电流的微观表达式 联立解得 选用单位体积内自由电荷数n更少的薄片, 磁感应强度测量灵敏度增大，故D正确。 故选BD。 3．（多选）（2026·辽宁朝阳·模拟预测）如图所示为回旋加速器的示意图，形金属盒半径为，两盒间的狭缝很小，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为，加速电压为。A处粒子源产生氦核，不考虑相对论效应和重力的影响，若粒子在磁场中运动的周期与高频交流电周期相等，则下列说法正确的是（　　） A．若加速电压增加为原来4倍，则氦核的最大动能变为原来的4倍 B．若高频交流电的频率减少为原来的，则磁感应强度应变为原来的 C．若该加速器对氚核加速，则高频交流电频率应变为原来的倍 D．若该加速器对氘核加速，则氘核的最大动能是氦核最大动能的 【答案】BD 【详解】A．氦核出回旋加速器的速度最大，此时的半径为，则根据 解得 则最大动能为，可知最大动能与加速的电压无关，故A错误； B．电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等，若高频交流电的频率减少为原来的，则为原来2倍，根据 可知磁感应强度变为原来的，故B正确； C．氦核的比荷为，氚核的比荷为，根据 可知若该加速器对氚核加速，则高频交流电的周期应变为原来的倍，频率为原来的，故C错误； D．最大动能 若该加速器对氘核加速，则氘核的最大动能是氦核最大动能的，故D正确。 故选BD。 4．（多选）（2026·湖北武汉·模拟预测）如图，医院利用电磁流量计监测输液管中药液（药液中含有正负离子）的流量Q（定义：单位时间内通过横截面的液体体积）。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，输液管直径为d，药液以恒定速度水平向右通过流量计，电压传感器可以检测a、b间的电压，当电压传感器两端电压高于或低于时，系统会发出警报声，则正常输液过程（　　） A．a点的电势低于b点的电势 B．a点的电势高于b点的电势 C．流量Q的上限为 D．流量Q的下限为 【答案】BD 【详解】AB．根据左手定则，向右运动的正离子受到向上的洛伦兹力，向偏转；负离子受到向下的洛伦兹力，向偏转，因此聚集正电荷、聚集负电荷，点电势高于点，A错误，B正确； CD．当离子受力平衡时，洛伦兹力等于电场力 解得流速   流量为 其中输液管横截面积 代入得流量 可见与成正比，正常输液要求 当时，，即流量上限为 当时，，即流量下限为，C错误，D正确。 故选BD。 5.（2026·北京顺义·二模）如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度的大小为，方向竖直向下。从S点释放初速度为0、电荷量为、质量为的带正电粒子，经M加速后恰好以速度沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计粒子重力。 (1)求粒子加速器M的加速电压； (2)求速度选择器N两板间的磁感应强度的大小，并判断其方向； (3)仍从点释放另一初速度为0、电荷量为、质量为的带正电粒子，粒子离开N时偏离图中虚线的距离为，求该粒子离开N时的动能。 【答案】(1) (2)，垂直纸面向里 (3) 【详解】（1）在加速电场中运动时 解得加速电压 （2）粒子在速度选择器中做直线运动，则 解得 因电场力向下，则洛伦兹力向上，根据左手定则，磁感应强度的方向垂直纸面向里。 （3）仍从点释放另一初速度为0、电荷量为、质量为的带正电粒子，可知粒子进入速度选择器的速度，则，粒子在速度选择器中向下偏转，则电场力做正功，由动能定理 6．（2026·北京海淀·三模）质谱仪可用来研究微观粒子的同位素。某质谱仪的结构如图所示，Ⅰ为粒子加速器，Ⅱ为速度选择器，Ⅲ为偏转分离器，Ⅳ为照相底片。速度选择器内磁场与电场正交，磁感应强度大小为B1，两板间电压为U1，距离为d；偏转分离器内磁感应强度大小为B2。有一束电荷量为q的同位素粒子经加速后，恰能沿图中虚线通过速度选择器，从P点进入分离器后打到照相底片上的Q点，PQ之间的距离为x0。不计同位素粒子飘入电场的初速度、粒子所受重力以及粒子间的相互作用。 (1)求离子经过P点时的速度大小v； (2)求离子的质量m； (3)某次实验中，偏转分离器中的磁感应强度在到之间波动，离子打到照相底片上的MN范围内，求： a.求MN的距离xMN； b.在（2）的基础上，若不考虑磁感应强度的波动，求MN范围内离子质量的最大值和最小值之差Δm。 【答案】(1) (2) (3)a.；b. 【详解】（1）对离子在速度选择器内的运动进行受力分析可知，由于离子恰能沿图中虚线通过速度选择器，所以离子受力平衡，则根据平衡关系有 又因为 联立解得离子经过P点时的速度大小为 （2）离子在偏转分离器中做匀速圆周运动，根据题意可知，其做匀速圆周运动的半径为 根据洛伦兹力提供向心力有 解得离子的质量为 （3）a.当偏转分离器中的磁感应强度为时，根据洛伦兹力提供向心力有 解得此时离子做匀速圆周运动的半径为 当偏转分离器中的磁感应强度为时，根据洛伦兹力提供向心力有 解得此时离子做匀速圆周运动的半径为 所以MN的距离为 b.假设质量为的粒子，恰好能到达M点，则根据洛伦兹力提供向心力有 解得 假设质量为的粒子，恰好能到达N点，则根据洛伦兹力提供向心力有 解得 所以MN范围内离子质量的最大值和最小值之差为 4、 带电粒子在组合场中运动 1．（多选）（2026·河南三门峡·三模）如图所示，在平面直角坐标系第一、二象限的区域内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。在第一象限的区域内存在着匀强电场，电场方向与轴负方向成斜向下。位于坐标原点处的粒子源能在平面向第二象限内持续发射质量为、电荷量为的相同粒子，速度方向与轴正方向的夹角，且各个方向的速度大小与的关系为（式中为未知定值）。的粒子恰好通过坐标为的点，经过直线时距轴最远的粒子到达直线时，速度方向刚好沿轴负方向，，不计粒子重力，及粒子间的相互影响，下列说法正确的是（     ） A．粒子带负电荷 B． C．粒子运动到直线上时与轴的最远距离为 D．匀强电场的电场强度为 【答案】BD 【详解】A. 因沿y轴正向射出的粒子经过P点，则根据粒子在磁场中的偏转方向，结合左手定则可知，粒子带正电荷，A错误； B. 时，此时粒子恰好通过坐标为的点，可知粒子在磁场中做圆周运动的半径为r0=L 根据 解得，B正确； C. 时，此时粒子做圆周运动的半径最大，粒子运动到直线上时与轴的距离最远，此时 解得 此时圆心恰好在x=L直线上，与轴的最远距离为，C错误； D. 粒子垂直于直线向右进入匀强电场，到达直线时，速度方向刚好沿轴负方向，则水平方向做匀减速运动，则到达x=2L时水平速度减为零，则 其中 解得匀强电场的电场强度为，D正确。 故选BD。 2．（2026·云南红河·三模）如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在方向垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场。一个质量为m、电荷量为q（）的带电粒子从x轴上的A点（-L，0）沿y轴正方向以速度射入电场，经电场偏转后从B点（图中未画出）与y轴成30°角进入第一象限的磁场，一段时间后又回到第二象限的电场。不计粒子的重力，求： (1)匀强电场的场强大小； (2)磁感应强度的最小值； (3)粒子第一次在磁场中运动的最长时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，根据牛顿第二定律，有 沿x轴方向，有 设粒子进入磁场时速度与y轴正方向夹角为θ，根据题意，由几何关系可得 联立解得 （2）粒子进入磁场时的速度 设OB间的距离为d，沿y轴方向，有 可得 粒子在磁场中的运动轨迹刚好与x轴相切时，半径最大，此时磁感应强度B最小，如图所示 根据几何关系，有 在磁场中，洛伦兹力提供向心力，有 解得磁感应强度B最小值为 （3）粒子第一次回到第二象限的电场，转过的圆心角为不变，可知，当磁感应强度B最小时，T最大，粒子在磁场中运动的时间最长，即 联立解得 3．（2026·贵州黔西南·二模）在科学研究中经常用电场和磁场来控制带电粒子的运动轨迹。如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内的、的正方形区域内存在电场强度大小可调节、方向沿y轴负方向的匀强电场，x>d区域内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一足够大光屏PQ（厚度不计）平行于y轴放置，Q点的坐标为，一电子从O点以大小为的初速度沿x轴正方向射入，经电场、磁场偏转后，打到光屏PQ上。已知电子的质量为m、电荷量为，不计电子的重力，求： (1)调节电场强度的大小，使电子经电场偏转后，从坐标为的S点射入磁场，则此时电场强度E的大小为多少？ (2)接第（1）问，电子在磁场中做圆周运动的圆心到PQ的距离L； (3)调节电场强度的大小，使电子在磁场中做圆周运动的半径最大，则半径的最大值为多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）电子在电场中做类平抛运动，沿x轴方向，有 沿y轴方向，有 电子不考虑重力，根据牛顿第二定律有 解得 （2）电子从S点射入磁场时 电子进入磁场时的速度 解得 设速度方向与竖直方向夹角为，则 电子进入磁场后做匀速圆周运动， 电子进入磁场后做圆周运动的圆心到PQ的距离为 解得 （3）当电子在磁场中有最大运动半径时，进入磁场的速度最大，则此时电子从Q点进入磁场，沿y轴方向， 沿x轴方向， 进入磁场的最大速度 解得 由 解得 4．（2026·江苏镇江·一模）如图所示，在xOy坐标平面第三象限存在着方向沿轴正方向的匀强电场，在其他象限存在垂直纸面的匀强磁场，其中第一、二象限向外，第四象限向里，磁感应强度大小相等。一质量为、电荷量为的带正电粒子从轴上的点，以初速度沿着轴负方向射入匀强电场，经过一段时间从点与轴负方向成角进入磁场，已知点坐标，粒子在运动过程中恰好不再返回电场，粒子重力忽略不计。求： (1)电场强度大小； (2)磁感应强度大小； (3)若第四象限的磁感应强度增大为原来的倍，要使粒子能够通过坐标为的点，则的值为多大。 【答案】(1) (2) (3)2或4 【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，有， 根据牛顿第二定律有 联立解得 （2）在磁场中运动速度       轨迹如图       其中 则                        又                解得 （3）粒子的运动轨迹如图所示 第四象限内磁场为原来的k倍，则 再由                     解得 式中n只能取1，故      或                  解得 式中n也只能取1，故    综上，粒子接收器能接收到粒子时k的值为2或4。 5．（2026·湖北荆州·三模）为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计了电场和磁场分布如图所示，在平面（纸面）内，在区间内存在平行轴的匀强电场，。在的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，。一未知粒子从坐标原点与正方向成角射入，在坐标为的点以速度垂直磁场边界射入磁场，并从射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力，。求： (1)该未知粒子的比荷； (2)匀强电场电场强度的大小及右边界的值； (3)该粒子从坐标原点运动到坐标的时间。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）粒子垂直边界射入磁场，从到，轨迹为半圆，轨道半径 洛伦兹力提供向心力 解得 （2）粒子到达点速度沿方向，说明方向末速度为0，且方向始终匀速，速度。粒子初速度分解 粒子在电场中运动时，方向位移为，运动时间 方向做匀减速，离开电场时，则 由牛顿第二定律可得 代入得 整理得 设到的时间为，方向总位移为等于进入电场前方向的位移加电场内方向的位移（出电场后，方向位移为0） 即 代入 得 由 得 （3）总时间分四段​：​ 电场内：​ ：​ 磁场内：粒子运动半周，故​ 即总时间 6.（24-25高二下·广西柳州·期中）如图所示，一个质量为、电荷量为的微粒，在点（0，3m）以初速度平行轴射入电场区域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，点（6m，0）和点（8m，0）分别是微粒第一、二次经过轴上的点。已知该微粒的比荷为，微粒重力不计，求： (1)微粒在电场中加速度的大小及电场强度的大小； (2)微粒到达点时速度方向与轴正方向的夹角； (3)磁感应强度的大小及微粒从运动到的时间。 【答案】(1)， (2) (3)， 【详解】（1）微粒平行于轴正方向射入电场区域，在电场中从到的过程做类平抛运动，其在轴方向上做的是匀速直线运动，则有 解得微粒从到的运动时间为 微粒在轴方向做从静止开始的匀加速直线运动，设其加速度为，则有 解得 由牛顿第二定律有 解得电场强度的大小为 （2）设微粒到达点时速度方向与轴正方向的夹角为，沿轴方向的速度为，则有， 联立解得 则有 所以微粒到达点时速度方向与轴正方向的夹角为。 （3）根据题意，画出微粒的运动轨迹，如图所示： 微粒进入磁场时的速度为 由几何关系可知，微粒在磁场中做匀速圆周运动的半径为 由牛顿第二定律有 解得磁感应强度的大小为 微粒在磁场中做匀速圆周运动的周期为 由几何关系可知，微粒在磁场中做匀速圆周运动从P到Q转过的圆心角为，则微粒在磁场中从P到Q的运动时间为 所以微粒从运动到的时间为 五、带电粒子在叠加场中运动 1．（多选）（2026·吉林长春·模拟预测）如图所示，空间中存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁场磁感应强度大小为，一个带电液滴在其中做速率为的匀速圆周运动，其轨迹半径为，不计空气阻力，重力加速度大小为，则下列说法中正确的是（    ） A．液滴沿逆时针方向圆周运动 B．匀强电场的电场强度为 C．若突然仅撤去匀强磁场，带电液滴的机械能一定不变 D．若突然仅撤去匀强电场，带电液滴的机械能一定不变 【答案】BD 【详解】A．带电液滴在重力场、匀强电场、匀强磁场的复合场中做匀速圆周运动，可知液滴所受重力与电场力平衡，即电场力方向竖直向上，与电场方向相反，故液滴带负电；洛伦兹力提供向心力，根据左手定则可知粒子顺时针方向运动，故A错误； B．液滴所受重力与电场力平衡有 根据左手定则可判断带电液滴沿顺时针运动，对液滴有 联立解得，故B正确； C．若突然仅撤去磁场，重力和电场力平衡，液滴做匀速直线运动，机械能变化等于电场力做功。若液滴沿竖直向下方向运动，电场力向上，电场力做负功，机械能减小，故C错误； D．撤去电场后，液滴只受重力和洛伦兹力，洛伦兹力始终不做功，只有重力做功，因此机械能一定不变，故D正确。 故选BD。 2.（2026·河南驻马店·模拟预测）如图所示，整个空间存在竖直向下的匀强电场，水平虚线下侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一比荷为 的带正电的粒子，从虚线上方的点，以初速度沿水平方向射入电场，经过一段时间从上的（未画出）点进入电磁场区域，、两点间的水平距离为，忽略粒子的重力。求： (1)电场强度的大小； (2)粒子在下侧运动时距离虚线的最远距离； (3)粒子从点射出到第3次通过虚线的时间以及该点到点的水平距离。 【答案】(1) (2) (3)； 【详解】（1）带电粒子从点沿水平方向射入电场后，做类平抛运动，竖直方向做匀加速直线运动，则有 又由牛顿第二定律得 水平方向匀速直线运动，则有 解得， （2）粒子运动到点时，竖直方向的速度大小为 粒子运动到点的速度为，与水平方向的夹角为 越过虚线后，将粒子的速度分解为一个水平向右的速度和另一个分速度，其中，水平向右的分速度对应的洛伦兹力与电场力平衡，则有 解得 则有 解得 另一个分速度竖直向下，大小为 则粒子在水平向右的方向做匀速直线运动，另一个分运动是在竖直面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，当与方向相同时粒子的速度最大，此时粒子处在最低点，距离虚线最远，粒子的最大速度为 粒子从到最低点的过程，由动能定理得 解得 （3）粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有 解得 粒子做匀速圆周运动的周期为 解得 粒子在磁场中转过半个圆周再次返回到虚线处，所需时间为 该点到点的距离为 粒子第2次通过虚线后，粒子的速度斜向右上方，速度大小为，与水平方向的夹角为，此后粒子在虚线上方做类斜抛运动，竖直方向做类竖直上抛运动，加速度大小为 则粒子从第2次通过虚线到第3次通过虚线的时间为 该过程的水平位移为 粒子从点射出到第3次通过虚线的时间为 该点到点的水平距离为 3．（2026·山西·二模）某离子筛选装置的核心结构如图所示，在的区域内存在沿轴正方向的匀强电场和沿垂直纸面向外的匀强磁场。在轴某处放置一块垂直于轴的足够大的挡板。某离子从原点沿轴正方向射入，离子的质量为，电荷量为，离子重力不计。 (1)若离子沿直线运动，求离子的速度大小； (2)若离子入射速度，经过时间离子打在挡板上，求： （ⅰ）离子到达挡板时的速度； （ⅱ）离子打在挡板的位置坐标。 【答案】(1) (2)（ⅰ），方向与水平夹角斜向右下；（ⅱ） 【详解】（1）若离子沿直线运动，则要有电场力大小等于洛伦兹力大小，有 可得 （2）将分解为同向的和 则离子的运动可看成的沿轴的匀速直线运动和的匀速圆周运动 设匀速圆周运动半径为，此分运动有 解得 其运动周期有解得 又在场内运动时间可知 （ⅰ）根据左手定则，离子向下偏转，又可知粒子偏转角度 设打在挡板上速度为 则，方向与水平夹角斜向右下 （ⅱ）设打在挡板上的位置坐标为 由，粒子向下偏转，则轴方向圆周运动位移，轴方向圆周运动位移 有 解得 解得 位置坐标为 4．（2025·广东深圳·三模）如图所示，在竖直面内的直角坐标系xOy中，第二象限内有沿x轴负方向的匀强电场（大小未知）和方向垂直坐标平面向里的匀强磁场（图中未画出），第四象限内有方向垂直坐标平面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（视为质点）从P点以大小的速度沿PO方向做直线运动，通过O点第一次通过x轴后在第四象限内做匀速圆周运动，恰好通过Q点（第二次通过x轴）。已知P、Q的坐标分别为和，重力加速度大小为g，求： (1)第二象限内，匀强电场的电场强度大小； (2)小球从P点运动到Q点的时间t； (3)小球第五次通过x轴时的横坐标。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由题知，P点坐标为，设PO与x轴负方向夹角为，则有 解得 小球沿PO方向做直线运动，则必为匀速直线运动，故受力平衡，小球受向下的重力，水平向左的电场力和垂直于PO斜向右上方的洛伦兹力，如图 根据受力分析，可得 解得 （2）小球进入第四象限后运动轨迹如图 根据几何关系可得小球从P到O的时间 小球进入第四象限后做匀速圆周运动，根据几何关系可得 周期 则在磁场中运动的时间为 所以小球从P点运动到Q点的时间 （3）小球射入第一象限时速度与x轴正向成30°，做斜抛运动，第三次通过x轴时间为 水平方向运动位移为 则小球第五次通过x轴时的横坐标 一、带电粒子在单磁场中运动 1．（2026年高考河南卷物理高考真题（网络收集版））如图，间距为的两虚线、间存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，虚线上方存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一带电粒子在纸面内垂直于虚线从点射入磁场，一段时间后又从点射出磁场。已知该粒子在下方磁场中运动的圆轨迹半径为，不计重力，则上、下磁场的磁感应强度大小之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据运动的对称性，可得粒子在磁场中的运动轨迹，如图所示 带电粒子在磁场中运动时，由洛伦兹力提供向心力，有 整理得磁感应强度 由于粒子的不变，因此磁感应强度，即 由几何关系，可知与相似，则 由勾股定理得 且 联立解得 故选C。 2．（2026年高考江苏卷物理高考真题（网络收集版））平面内存在垂直平面向外的匀强磁场，一电子垂直磁场射入，不计空气阻力。如图所示，则电子偏转的轨迹可能是（   ） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】由于不计空气阻力，则电子做匀速圆周运动，且根据左手定则可知电子向左偏转，可知电子偏转的轨迹为圆弧的一部分。 故选A。 3．（2026年高考贵州卷物理高考真题（网络收集版））如图，空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场及从点沿径向向外的电场，某处电场强度大小，为常量，为该处到的距离。一带负电粒子在纸面内沿逆时针方向做匀速圆周运动。当磁感应强度大小为时，粒子运动半径为，速率为，电势能为；当磁感应强度大小为（）时，粒子运动半径为，速率仍为，电势能为。取无限远处的电势为零，不计粒子重力，则（     ） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】带负电粒子在纸面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，则根据左手定则洛伦兹力背离圆心，电场力指向圆心，两力的合力提供向心力。 当磁感应强度大小为时，粒子运动半径为，速率为，此时有 当磁感应强度大小为（）时，粒子运动半径为，速率仍为，此时有 联立可得 因为，所以 又沿电场方向电势降低，电子在电势低处电势能大，故。 故选C。 4．（2025年高考安徽卷物理真题）如图，在竖直平面内的直角坐标系中，x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第二象限内，垂直纸面且平行于x轴放置足够长的探测薄板MN，MN到x轴的距离为d，上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源，沿平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。已知粒子所带电荷量为q、质量为m、速度大小均为。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用，则（　　） A．粒子在磁场中做圆周运动的半径为 B．薄板的上表面接收到粒子的区域长度为 C．薄板的下表面接收到粒子的区域长度为d D．薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为 【答案】C 【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力有，可得，故A错误； B．当粒子沿x轴正方向射出时，上表面接收到的粒子离y轴最近，如图轨迹1，根据几何关系可知；当粒子恰能通过N点到达薄板上方时，薄板上表面接收点距离y轴最远，如图轨迹2，根据几何关系可知，，故上表面接收到粒子的区域长度为，故B错误； C．根据图像可知，粒子可以恰好打到下表面N点；当粒子沿y轴正方向射出时，粒子下表面接收到的粒子离y轴最远，如图轨迹3，根据几何关系此时离y轴距离为d，故下表面接收到粒子的区域长度为d，故C正确； D．根据图像可知，粒子恰好打到下表面N点时转过的圆心角最小，用时最短，有，故D错误。 故选C。 5.（2025年高考江苏卷5，12，15题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 【答案】B 【详解】磁感线越密集的地方磁感应强度越大，故可知。 故选B。 6.（多选）（（2025年高考甘肃卷物理13、15试题）2025年5月1日，全球首个实现“聚变能发电演示”的紧凑型全超导托卡马克核聚变实验装置（BEST）在我国正式启动总装。如图是托卡马克环形容器中磁场截面的简化示意图，两个同心圆围成的环形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，内圆半径为。在内圆上A点有a、b、c三个粒子均在纸面内运动，并都恰好到达磁场外边界后返回。已知a、b、c带正电且比荷均为，a粒子的速度大小为，方向沿同心圆的径向；b和c粒子速度方向相反且与a粒子的速度方向垂直。不考虑带电粒子所受的重力和相互作用。下列说法正确的是（    ） A．外圆半径等于 B．a粒子返回A点所用的最短时间为 C．b、c粒子返回A点所用的最短时间之比为 D．c粒子的速度大小为 【答案】BD 【详解】由题意，作出粒子运动轨迹图，如图所示 a粒子恰好到达磁场外边界后返回，a粒子运动的圆周正好与磁场外边界，然后沿径向做匀速直线运动，再做匀速圆周运动恰好回到A点， 根据a粒子的速度大小为 可得 设外圆半径等于,由几何关系得 则 A错误； B．由A项分析，a粒子返回A点所用的最短时间为第一次回到A点的时间 a粒子做匀速圆周运动的周期 在磁场中运动的时间 匀速直线运动的时间 故a粒子返回A点所用的最短时间为 B正确； C．由题意，作出粒子运动轨迹图，如图所示 因为b、c粒子返回A点都是运动一个圆周，根据b、c带正电且比荷均为，所以两粒子做圆周运动周期相同，故所用的最短时间之比为1:1，C错误； D．由几何关系得 洛伦兹力提供向心力有 联立解得 D正确。 故选BD。 7.（2026年高考云南卷物理高考真题（网络收集版））洛伦兹力演示仪示意图如图甲所示，玻璃泡处于励磁线圈产生的磁场中。玻璃泡内有一垂直磁场的竖直圆面，图乙为其放大示意图，其圆心为O、半径为R、最高点为P，区域内的磁场视为匀强磁场。电子枪将电子从O点正下方0.8R处的S点，以速度v水平向左射出，电子在圆面内运动一段时间后到达P点。已知电子质量为m、电荷量为e，不计电子的重力和电子之间的相互作用。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小和方向； (2)电子从S点第一次到达P点所用的时间。 【答案】(1)，垂直纸面向里 (2) 【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力有 可得 根据几何关系可得 联立可得 根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向里。 （2）根据结合可得 电子从S点第一次到达P点转过的圆心角为，电子从S点第一次到达P点所用的时间 联立可得 8.（2025年高考重庆卷物理真题（1-11，15题））研究小组设计了一种通过观察粒子在荧光屏上打出的亮点位置来测量粒子速度大小的装置，如题图所示，水平放置的荧光屏上方有沿竖直方向强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场。O、N、M均为荧光屏上的点，且在纸面内的同一直线上。发射管K（不计长度）位于O点正上方，仅可沿管的方向发射粒子，一端发射带正电粒子，另一端发射带负电粒子，同时发射的正、负粒子速度大小相同，方向相反，比荷均为。已知，，不计粒子所受重力及粒子间相互作用。 (1)若K水平发射的粒子在O点产生光点，求粒子的速度大小。 (2)若K从水平方向逆时针旋转60°，其两端同时发射的正、负粒子恰都能在N点产生光点，求粒子的速度大小。 (3)要使（2）问中发射的带正电粒子恰好在M点产生光点，可在粒子发射t时间后关闭磁场，忽略磁场变化的影响，求t。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由题意粒子水平发射后做匀速圆周运动，要在O点产生光点，其运动半径 运动过程中由洛伦兹力提供向心力有 联立解得 （2）若K从水平方向逆时针旋转60°，其两端同时发射的正、负粒子恰都能在N点产生光点，则两端粒子的轨迹正好构成一个完整的圆，且在N点相切，如图 由于K从水平方向逆时针旋转60°，则，根据和和关系可知此时粒子做匀速圆周运动的半径为 根据洛伦兹力提供向心力可知 解得 （3）由题意带正电粒子恰好在M点产生光点，则关闭磁场时粒子速度恰好指向M，过M点做正电粒子轨迹的切线，切点为P，如图 根据前面解析可知，所以 由于，且 根据几何关系可知，而 所以 粒子在磁场中运动的周期，对应的圆心角 所以 二、现代科技中的应用 9（2025年高考北京卷物理真题）电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动，圆管壁上的两点连线为直径，且垂直于磁场方向，两点的电势差为。下列说法错误的是（　　） A．N点电势比M点高 B．正比于流量Q C．在流量Q一定时，管道半径越小，越小 D．若直径与磁场方向不垂直，测得的流量Q偏小 【答案】C 【详解】A．根据左手定则可知正离子向下偏，负离子向上偏，故N点电势比M点高，故A正确； BC．设管道半径为r，稳定时，离子受到的洛伦兹力与电场力平衡有 同时有 联立解得 故正比于流量Q；流量Q一定时，管道半径越小，越大； 故B正确，C错误； D．若直径MN与磁场方向不垂直，根据可知此时式中磁场强度为磁感应强度的一个分量，即此时测量时代入的磁场强度偏大，故测得的流量Q偏小； 故D正确。 本题选错误的，故选C。 10.（多选）（2025年高考广西卷物理部分真题（1-6，8、9，11，13-15））如图，带等量正电荷q的M、N两种粒子，以几乎为0的初速度从S飘入电势差为U的加速电场，经加速后从O点沿水平方向进入速度选择器（简称选择器）。选择器中有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。当选择器的电场强度大小为E，磁感应强度大小为B1，右端开口宽度为2d时，M粒子沿轴线OO′穿过选择器后，沿水平方向进入磁感应强度大小为B2、方向垂直纸面向外的匀强磁场（偏转磁场），并最终打在探测器上；N粒子以与水平方向夹角为θ的速度从开口的下边缘进入偏转磁场，并与M粒子打在同一位置，忽略粒子重力和粒子间的相互作用及边界效应，则（　　） A．M粒子质量为 B．刚进入选择器时，N粒子的速度小于M粒子的速度 C．调节选择器，使N粒子沿轴线OO′穿过选择器，此时选择器的电场强度与磁感应强度大小之比为 D．调节选择器，使N粒子沿轴线OO′进入偏转磁场，打在探测器上的位置与调节前M粒子打在探测器上的位置间距为 【答案】AD 【详解】A．对M粒子在加速电场中 在速度选择器中 解得M的质量，故A正确； B．进入粒子速度选择器后因N粒子向下偏转，可知 即，故B错误； C．M粒子在磁场中运动半径为r1，则 解得 N粒子在磁场中运动的半径为r2，则 解得 其中 可得 由动能定理N粒子在选择器中 在加速电场中 解得， 则要想使得粒子N沿轴线OO＇通过选择器，则需满足 联立解得，故C错误； D．若N粒子沿直线通过选择器，则在磁场中运动的半径为r3，则 其中， 由AB选项分析可知，所以 则打在探测器的位移与调节前M打在探测器上的位置间距为 可得，故D正确。 故选AD。 三、带电粒子在组合场中运动 11.（多选）（（2025年高考河北卷物理真题）如图，真空中两个足够大的平行金属板水平固定，间距为板接地。M板上方整个区域存在垂直纸面向里的匀强磁场。M板O点处正上方P点有一粒子源，可沿纸面内任意方向发射比荷、速度大小均相同的同种带电粒子。当发射方向与的夹角时，粒子恰好垂直穿过M板Q点处的小孔。已知，初始时两板均不带电，粒子碰到金属板后立即被吸收，电荷在金属板上均匀分布，金属板电量可视为连续变化，不计金属板厚度、粒子重力及粒子间的相互作用，忽略边缘效应。下列说法正确的是（　　） A．粒子一定带正电 B．若间距d增大，则板间所形成的最大电场强度减小 C．粒子打到M板上表面的位置与O点的最大距离为 D．粒子打到M板下表面的位置与Q点的最小距离为 【答案】BCD 【详解】A．根据粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则可知粒子带负电，选项A错误； B．随着粒子不断打到N极板上，N极板带电量不断增加，向下的电场强度增加，粒子做减速运动，当粒子恰能到达N极板时满足， 解得 即d越大，板间所形成的最大电场强度越小，选项B正确； C．因粒子发射方向与OP夹角为60°时恰能垂直穿过M板Q点的小孔，则由几何关系 解得r=2L 可得 可得粒子从磁场上方，直接打在打到M板上表面的位置与O点的最大距离为 当N极板吸收一定量的粒子后，粒子再从Q点射入极板，会返回再从在Q点射出，后继续做圆周运动，这时打M板在板上表面的位置 则粒子打在M板上表面的位置的最大距离为，选项C正确； D．因金属板厚度不计，当粒子在磁场中运动轨迹的弦长仍为PQ长度时，粒子仍可从Q点进入两板之间，由几何关系可知此时粒子从P点沿正上方运动，进入两板间时的速度方向与M板夹角为α=30°，则在两板间运动时间 其中 打到M板下表面距离Q点的最小距离 解得 选项D正确。 故选BCD。 12.（2026年高考湖北卷物理高考真题（网络收集版））如图所示，在平面内，区域存在匀强电场，电场强度大小为、方向沿轴负方向；在区域，有一个以为圆心、为半径的半圆形区域，半圆形区域内既无电场也无磁场，半圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里。一质量为、电荷量为的带正电粒子从坐标为的点静止释放，之后从坐标为的点第一次射出磁场。不计重力，求： (1)粒子第一次进入磁场时的速度大小； (2)磁场的磁感应强度大小； (3)粒子第二次射出磁场时的位置坐标。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得 解得加速度大小为 粒子从坐标为的 点静止释放，沿轴负方向的位移大小为 由匀变速直线运动速度与位移的关系得 联立解得粒子第一次进入磁场的速度大小为 （2）粒子第一次进入磁场的坐标为，第一次出磁场的坐标为，粒子在匀强磁场中的运动轨迹如图所示 设粒子的轨迹半径变为，由几何关系得 解得 粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 解得 （3）设粒子第一次出磁场时速度与 轴负方向的夹角为，由几何关系得 则 粒子沿 轴和轴的速度分别为， 解得， 粒子沿轴方向做类竖直上抛运动，由竖直上抛运动规律，可得运动时间 沿 轴方向做匀速直线运动，有 联立解得沿 轴方向的位移为 粒子第二次进入磁场时， 坐标为 沿 轴方向的速度为 由运动的对称性，可知沿轴方向的速度为 则粒子与 轴负方向的夹角仍满足 因此粒子两次在磁场中的运动轨迹关于轴对称，如图所示 则粒子第二次出磁场的坐标，即为粒子第一次进入磁场的坐标。 13.（2025年高考天津卷物理真题）如图所示，纸面内水平虚线下方存在竖直向上的匀强电场，虚线上方存在垂直于纸面的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的粒子从电场中的O点以水平向右的速度开始运动，在静电力的作用下从P点进入磁场，射入磁场时的速度大小为v、方向与竖直方向夹角为，粒子返回电场前的运动轨迹过P点正上方的Q点，P、Q间距离及O、P间的水平距离均为L。不计粒子重力。 (1)判断粒子的电性； (2)求电场强度大小E； (3)求磁感应强度大小B。 【答案】(1)正电 (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，粒子向上偏转，所受电场力向上，与电场方向相同，则粒子带正电。 （2）设粒子在电场中运动的时间为t，水平方向上由运动学公式，有 设粒子在电场中运动的加速度为a，由牛顿第二定律，有 竖直方向上由运动学公式，有 联立上述各式，得 （3）设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为r，由几何关系，得                    洛伦兹力提供向心力，有 联立得 14.（2025年高考湖南卷物理真题）如图。直流电源的电动势为，内阻为，滑动变阻器R的最大阻值为，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为，平行板电容器的右侧存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。闭合开关S，当滑片处于滑动变阻器中点时，质量为m的带正电粒子以初速度水平向右从电容器左侧中点a进入电容器，恰好从电容器下极板右侧边缘b点进入磁场，随后又从电容器上极板右侧边缘c点进入电容器，忽略粒子重力和空气阻力。 (1)求粒子所带电荷量q； (2)求磁感应强度B的大小； (3)若粒子离开b点时，在平行板电容器的右侧再加一个方向水平向右的匀强电场，场强大小为，求粒子相对于电容器右侧的最远水平距离。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在电容器中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动有 竖直方向做匀变速直线运动， 由闭合回路欧姆定律可得 联立可得 （2）根据题意，设粒子进入磁场与竖直方向的夹角为，则有， 粒子在磁场中做匀速圆周运动有 由几何关系易得 联立可得 （3）取一个竖直向上的速度使得其对应的洛伦兹力和水平向右的电场力平衡，则有 解得 粒子以速度向上做匀速直线运动，粒子做圆周运动的合速度的竖直方向分速度为 此时合速度与竖直方向的夹角为 合速度为 粒子做圆周运动的半径 最远距离为 15．（2025年高考河南卷物理真题）如图，水平虚线上方区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，下方区域有竖直向上的匀强电场。质量为m、带电量为q（）的粒子从磁场中的a点以速度向右水平发射，当粒子进入电场时其速度沿右下方向并与水平虚线的夹角为，然后粒子又射出电场重新进入磁场并通过右侧b点，通过b点时其速度方向水平向右。a、b距水平虚线的距离均为h，两点之间的距离为。不计重力。 (1)求磁感应强度的大小； (2)求电场强度的大小； (3)若粒子从a点以竖直向下发射，长时间来看，粒子将向左或向右漂移，求漂移速度大小。（一个周期内粒子的位移与周期的比值为漂移速度） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，画出粒子的运动轨迹，如图所示 由题意可知 设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，由几何关系有 解得 由牛顿第二定律有 解得 （2）根据题意，由对称性可知，粒子射出电场时，速度大小仍为，方向与水平虚线的夹角为，由几何关系可得 则粒子在电场中的运动时间为 沿电场方向上，由牛顿第二定律有 由运动学公式有 联立解得 （3）若粒子从a点以竖直向下发射，画出粒子的运动轨迹，如图所示 由于粒子在磁场中运动的速度大小仍为，粒子在磁场中运动的半径仍为，由几何关系可得，粒子进入电场时速度与虚线的夹角 结合小问2分析可知，粒子在电场中的运动时间为 间的距离为 由几何关系可得 则 粒子在磁场中的运动时间为 则有 综上所述可知，粒子每隔时间向右移动，则漂移速度大小 四、带电粒子在叠加场中运动 16.（多选）（（2025年高考福建卷物理真题）  如图，真空中存在一水平向右的匀强电场，同时存在一水平且垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电量为q（q>0）的带电微粒从M点以初速度v入射，沿着MN做匀速直线运动。微粒到N点时撤去磁场，一段时间后微粒运动到P点。已知M、N、 P三点处于同一竖直平面内，MN与水平方向呈45°，N点与P等高，重力加速度为,则（　　） A．电场强度大小为 B．磁场强度大小为 C．N、P两点的电势差为 D．从N点运动到P的过程中，微粒到直线NP的最大距离为 【答案】BC 【详解】AB、带电体在复合场中能沿着做匀速直线运动，可知粒子受力情况如图所示。 由受力平衡可知 解得电场强度，磁感应强度，故A错误，B正确。 C、在点撤去磁场后，粒子受力方向与运动方向垂直，做类平抛运动，如图所示。 且加速度 粒子到达点时，位移偏转角为，故在点，速度角的正切值 所以粒子在点的速度 到过程，由动能定理，有 解得两点间的电势差，C正确； D、将粒子在点的速度沿水平方向和竖直方向进行分解，可知粒子在竖直方向做竖直上抛运动，且 故粒子能向上运动的最大距离 D错误； 故选BC。 17.（2025年高考云南物理真题）磁屏蔽技术可以降低外界磁场对屏蔽区域的干扰。如图所示，区域存在垂直平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为（未知）。第一象限内存在边长为的正方形磁屏蔽区ONPQ，经磁屏蔽后，该区域内的匀强磁场方向仍垂直平面向里，其磁感应强度大小为（未知），但满足。某质量为m、电荷量为的带电粒子通过速度选择器后，在平面内垂直y轴射入区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON射入磁屏蔽区域。速度选择器两极板间电压U、间距d、内部磁感应强度大小已知，不考虑该粒子的重力。 (1)求该粒子通过速度选择器的速率； (2)求以及y轴上可能检测到该粒子的范围； (3)定义磁屏蔽效率，若在Q处检测到该粒子，则是多少？ 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）由于该粒子在速度选择器中受力平衡，故 其中 则该粒子通过速度选择器的速率为 （2）粒子在区域内做匀速圆周运动，从ON的中点垂直ON射入磁屏蔽区域，由几何关系可知 由洛伦兹力提供给向心力 联立可得 由于，根据洛伦兹力提供给向心力 解得 当时粒子磁屏蔽区向上做匀速直线运动，离开磁屏蔽区后根据左手定则，粒子向左偏转，如图所示 根据洛伦兹力提供向心力 可得 故粒子打在y轴3L处，综上所述y轴上可能检测到该粒子的范围为。 （3）若在Q处检测到该粒子，如图 由几何关系可知 解得 由洛伦兹力提供向心力 联立解得 其中 根据磁屏蔽效率可得若在Q处检测到该粒子，则 18.（2024年高考天津卷物理真题（缺1、2、5题））如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为E．一带负电粒子质量为m，电荷量为q，从M点以速度v沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。 (1)求磁感应强度B的大小； (2)若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t； (3)若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达x轴上P点，M、P的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，由于一带负电粒子能沿直线匀速穿过半圆区域，由平衡条件有 解得 （2）若仅有电场，带负电粒子受沿轴负方向的电场力，由牛顿第二定律有 又有 联立解得 （3）根据题意，设粒子入射速度为，则有 可得 画出粒子的运动轨迹，如图所示 由几何关系可得 解得 则轨迹所对圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题 十一 磁场 知识点1 磁场 1．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。 (2)大小：B＝(通电导线垂直于磁场)。单位是特斯拉，符号T。 (3)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，也就是小磁针静止时N极的指向。 (4)叠加：磁感应强度是矢量，叠加时遵守平行四边形定则。 2．匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场。 (2)磁感线特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。 3.磁感线 (1)描述磁场的方向：磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 (2)描述磁场的强弱：磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。 (3)是闭合曲线：在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。 (4)不相交：同一磁场的磁感线永不相交、不相切。 (5)假想线：磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，客观上并不存在。 知识点2 安培力 一、安培力的大小 1.安培力公式：F＝ILBsin θ。 2．两种特殊情况： (1)当I⊥B时，F＝BIL。 (2)当I∥B时，F＝0。 3．弯曲通电导线的有效长度 (1)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图所示)。 (2)对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。 二、 安培力的方向 1.安培力方向的判断 (1)判断方法：左手定则。 (2)方向特点：既垂直于B，也垂直于I，所以安培力一定垂直于B与I决定的平面。 2.合安培力的两种分析思路 思路一：先分析通电导线所在处的合磁场的大小和方向，由左手定则判断安培力的方向，由F合＝IB合lsin θ，求合安培力的大小。 思路二：根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，结合力的平行四边形定则，分析合安培力的大小和方向或某个安培力的大小和方向。 知识点3 洛伦兹力 1．定义：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 2．方向 (1)判定方法：左手定则 掌心——磁感线垂直穿入掌心； 四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 拇指——指向洛伦兹力的方向。 (2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。 3．大小 (1)v∥B时，洛伦兹力F＝0。(θ＝0°或180°) (2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB。(θ＝90°) (3)v＝0时，洛伦兹力F＝。 4．洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者性质相同，都是磁场力。 (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。 2.洛伦兹力与电场力 洛伦兹力 电场力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电荷处在电场中 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 方向 F⊥B且F⊥v 正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反 做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功，可能做负功，也可能不做功 知识点4 带电粒子在组合场中运动的分析 1． 组合场：电场与磁场各自位于一定的区域内且不重叠；或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现 2．带电粒子在组合场中运动的分析思路 第1步：粒子按照时间顺序进入不同的区域可分成几个不同的阶段。 第2步：受力分析和运动分析，主要涉及两种典型运动，如第3步中表图所示。 第3步：用规律 3．“电偏转”与“磁偏转”的比较 垂直电场线进入 匀强电场(不计重力) 垂直磁感线进入 匀强磁场(不计重力) 受力情况 电场力FE＝qE，其大小、方向不变，与速度v无关，FE是恒力 洛伦兹力FB＝qvB，其大小不变，方向随v而改变，FB是变力 轨迹 抛物线 圆或圆的一部分 运动轨迹示例 求解方法 利用类平抛运动的规律求解：vx＝v0，x＝v0t，vy＝·t，y＝··t2 偏转角φ满足：tan φ＝＝ 半径：r＝ 周期：T＝ 偏移距离y和偏转角φ要结合圆的几何关系利用圆周运动规律讨论求解 运动时间 t＝ t＝T＝ 动能 变化 不变 知识点5 带电粒子在叠加场中的运动 1．三种场的比较 力的特点 功和能的特点 重力场 大小：G＝mg 方向：竖直向下 重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重力势能 电场 大小：F＝qE 方向：正电荷受力方向与场强方向相同，负电荷受力方向与场强方向相反 电场力做功与路径无关W＝qU 电场力做功改变电势能 磁场 大小：F＝qvB(v⊥B) 方向：可用左手定则判断 洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能 2．关于是否考虑粒子重力的三种情况 (1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与静电力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力。 (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理。 (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力。 3. 带电粒子在叠加场中的直线运动 (1)带电粒子在电场和磁场的叠加场中做直线运动，电场力和洛伦兹力一定相互平衡，因此可利用二力平衡解题。 (2)带电粒子在电场、磁场、重力场的叠加场中做直线运动，则粒子一定处于平衡状态，因此可利用平衡条件解题。 4. 带电粒子在叠加场中的圆周运动 (1)带电粒子做匀速圆周运动，隐含条件是必须考虑重力，且电场力和重力平衡。 (2)洛伦兹力提供向心力和带电粒子只在磁场中做圆周运动解题方法相同。 (3)带电粒子在叠加场若存在合力且不等于洛伦兹力，粒子将做一般曲线运动。解决方法可以用运动的合成与分解。 1、 安培力 1．（2026·湖南长沙·模拟预测）一半径为的圆形区域内有匀强磁场，现有一边长也为的正方形线框，以速度匀速向右运动，某时刻点恰好位于磁场区域的圆心处，如图所示，则该时刻线框所受安培力的方向为（     ） A．水平向右 B．水平向左 C．沿方向 D．沿方向 2．（2026·湖南长沙·二模）矩形导线框放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，如图甲所示，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，则在时间内，线框的边所受安培力随时间变化的图像为图中的（安培力取向左为正方向）（     ） A． B． C． D． 3．（2026·北京朝阳·二模）电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪声新型船，其结构简图如图所示，AB和CD是与电源相连的导体板，AB与CD之间的区域浸没在海水中，其中部分区域处在垂直纸面向里的匀强磁场中（磁场由固定在船上的线圈产生，其独立电路图中未画出）。下列说法正确的是（　　） A．使船前进的力，是磁场对海水的安培力 B．为使船前进，AB板应接电源的正极 C．同时改变磁场的方向和电源正负极，海水所受的安培力将反向 D．图中电源消耗的电能等于电磁船获得的动能与电路中产生的焦耳热之和 4．（2026·福建三明·二模）如图，矩形弹性线圈abcd位于竖直放置的长直导线MN附近，其四个端点a、b、c、d固定，线圈与长直导线在同一竖直面内，线圈两边ab、cd与MN平行。当通入如图所示的电流（长直导线中的电流远大于矩形线圈中的电流）时，则稳定后矩形线圈的大致形状可能是（　　） A． B． C． D． 2、 带电粒子在单磁场中运动 1.（2026·江苏扬州·模拟预测）质量和电荷量都相等的粒子a、b，以不同的速率从点沿虚线方向垂直匀强磁场射入，运动轨迹如图所示，不计粒子间的作用力及粒子的重力，则（    ） A．粒子a带正电 B．洛伦兹力对粒子a做正功 C．粒子a的角速度大于粒子b的角速度 D．粒子a的加速度大于粒子b的加速度 2．（2026·北京西城·一模）如图所示，带电粒子从正方形区域abcd的ad边中点，以垂直于ad边的初速度v0射入该区域。当该区域只存在垂直纸面向内的匀强磁场时，带电粒子恰好从b点射出；当该区域只存在沿ad方向的匀强电场时，带电粒子恰好从c点射出。不计重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子带负电 B．粒子在磁场中的运动时间大于在电场中的运动时间 C．粒子射出磁场的速度大小等于射出电场的速度大小 D．粒子在磁场中受到的力的大小等于在电场中受到的力的大小 3．（多选）（2026·四川遂宁·模拟预测）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点射入，从点射出。下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．粒子在点速率大于在点速率 C．若仅增大磁感应强度，则粒子可能从点左侧的下边界射出 D．若仅增大入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短 4．（多选）（2026·浙江绍兴·三模）如图所示的威尔逊云室处于磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。电子以初速度垂直于磁场进入云室，运动轨迹如图所示。电子运动中受到的阻力大小，其中为常数，为速率。已知电子的电量为，质量为。关于电子的运动，下列说法正确的是（　　） A．电子的运动方向为b→a B．进入磁场时电子的向心加速度为 C．电子从刚进入磁场到第一次速度方向与初速度方向垂直的时间为 D．电子运动轨迹的总长度为 5．（2026·山东聊城·三模）某质谱仪简化结构如图所示，在xOy平面的y>0区域存在方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场，在x轴处放置照相底片，大量a、b两种离子漂入（其初速度几乎为零）电压为U的加速电场（加速电场未画出），经过加速后，从坐标原点且与y轴成角的范围内垂直磁场方向射入磁场，最后打到照相底片上，测得最大发射角的余弦值。已知a、b两种离子的电荷量均为，质量分别为2m和m，不考虑离子间相互作用。 (1)求a离子在磁场中速度大小； (2)求b离子在照相底片上形成的亮线长度； (3)若加速电压在之间波动，要在底片上完全分辨出a、b两种离子，求的最大值。 3、 现代科技中的应用 1．（2026·北京东城·一模）一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，两板间便产生电压。如果把板和电热器连接，板就是一个直流电源的两个电极。若两板相距为，两板正对面积为，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为，等离子体以速度沿垂直于的方向射入磁场，不计离子在板间运动时的相互作用，则（    ） A．板是电源的正极 B．该电源的电动势为 C．电热器稳定工作时，离子在板间仅受洛伦兹力 D．电热器稳定工作时，单位时间飞入板间的离子数目大于飞出的数目 2.（多选）（2026·湖北襄阳·模拟预测）物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，霍尔发现了霍尔效应：如图乙是以电子为载流子的霍尔元件，在薄片的两个侧面、间通以电流时，、两侧会产生电势差，测量电势差可计算磁感应强度。下列说法正确的是（     ） A．甲图中，粒子每旋转一圈加速两次，且所有圆轨迹是同心圆 B．甲图中，其他条件不变，只增大加速电压，则粒子出射的最大动能不变 C．乙图中e侧电势低于侧 D．乙图选用单位体积内自由电荷数更少的薄片，能提高磁感应强度测量灵敏度 3．（多选）（2026·辽宁朝阳·模拟预测）如图所示为回旋加速器的示意图，形金属盒半径为，两盒间的狭缝很小，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为，加速电压为。A处粒子源产生氦核，不考虑相对论效应和重力的影响，若粒子在磁场中运动的周期与高频交流电周期相等，则下列说法正确的是（　　） A．若加速电压增加为原来4倍，则氦核的最大动能变为原来的4倍 B．若高频交流电的频率减少为原来的，则磁感应强度应变为原来的 C．若该加速器对氚核加速，则高频交流电频率应变为原来的倍 D．若该加速器对氘核加速，则氘核的最大动能是氦核最大动能的 4．（多选）（2026·湖北武汉·模拟预测）如图，医院利用电磁流量计监测输液管中药液（药液中含有正负离子）的流量Q（定义：单位时间内通过横截面的液体体积）。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，输液管直径为d，药液以恒定速度水平向右通过流量计，电压传感器可以检测a、b间的电压，当电压传感器两端电压高于或低于时，系统会发出警报声，则正常输液过程（　　） A．a点的电势低于b点的电势 B．a点的电势高于b点的电势 C．流量Q的上限为 D．流量Q的下限为 5.（2026·北京顺义·二模）如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度的大小为，方向竖直向下。从S点释放初速度为0、电荷量为、质量为的带正电粒子，经M加速后恰好以速度沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计粒子重力。 (1)求粒子加速器M的加速电压； (2)求速度选择器N两板间的磁感应强度的大小，并判断其方向； (3)仍从点释放另一初速度为0、电荷量为、质量为的带正电粒子，粒子离开N时偏离图中虚线的距离为，求该粒子离开N时的动能。 6．（2026·北京海淀·三模）质谱仪可用来研究微观粒子的同位素。某质谱仪的结构如图所示，Ⅰ为粒子加速器，Ⅱ为速度选择器，Ⅲ为偏转分离器，Ⅳ为照相底片。速度选择器内磁场与电场正交，磁感应强度大小为B1，两板间电压为U1，距离为d；偏转分离器内磁感应强度大小为B2。有一束电荷量为q的同位素粒子经加速后，恰能沿图中虚线通过速度选择器，从P点进入分离器后打到照相底片上的Q点，PQ之间的距离为x0。不计同位素粒子飘入电场的初速度、粒子所受重力以及粒子间的相互作用。 (1)求离子经过P点时的速度大小v； (2)求离子的质量m； (3)某次实验中，偏转分离器中的磁感应强度在到之间波动，离子打到照相底片上的MN范围内，求： a.求MN的距离xMN； b.在（2）的基础上，若不考虑磁感应强度的波动，求MN范围内离子质量的最大值和最小值之差Δm。 4、 带电粒子在组合场中运动 1．（多选）（2026·河南三门峡·三模）如图所示，在平面直角坐标系第一、二象限的区域内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。在第一象限的区域内存在着匀强电场，电场方向与轴负方向成斜向下。位于坐标原点处的粒子源能在平面向第二象限内持续发射质量为、电荷量为的相同粒子，速度方向与轴正方向的夹角，且各个方向的速度大小与的关系为（式中为未知定值）。的粒子恰好通过坐标为的点，经过直线时距轴最远的粒子到达直线时，速度方向刚好沿轴负方向，，不计粒子重力，及粒子间的相互影响，下列说法正确的是（     ） A．粒子带负电荷 B． C．粒子运动到直线上时与轴的最远距离为 D．匀强电场的电场强度为 2．（2026·云南红河·三模）如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在方向垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场。一个质量为m、电荷量为q（）的带电粒子从x轴上的A点（-L，0）沿y轴正方向以速度射入电场，经电场偏转后从B点（图中未画出）与y轴成30°角进入第一象限的磁场，一段时间后又回到第二象限的电场。不计粒子的重力，求： (1)匀强电场的场强大小； (2)磁感应强度的最小值； (3)粒子第一次在磁场中运动的最长时间。 3．（2026·贵州黔西南·二模）在科学研究中经常用电场和磁场来控制带电粒子的运动轨迹。如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内的、的正方形区域内存在电场强度大小可调节、方向沿y轴负方向的匀强电场，x>d区域内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一足够大光屏PQ（厚度不计）平行于y轴放置，Q点的坐标为，一电子从O点以大小为的初速度沿x轴正方向射入，经电场、磁场偏转后，打到光屏PQ上。已知电子的质量为m、电荷量为，不计电子的重力，求： (1)调节电场强度的大小，使电子经电场偏转后，从坐标为的S点射入磁场，则此时电场强度E的大小为多少？ (2)接第（1）问，电子在磁场中做圆周运动的圆心到PQ的距离L； (3)调节电场强度的大小，使电子在磁场中做圆周运动的半径最大，则半径的最大值为多少？ 4．（2026·江苏镇江·一模）如图所示，在xOy坐标平面第三象限存在着方向沿轴正方向的匀强电场，在其他象限存在垂直纸面的匀强磁场，其中第一、二象限向外，第四象限向里，磁感应强度大小相等。一质量为、电荷量为的带正电粒子从轴上的点，以初速度沿着轴负方向射入匀强电场，经过一段时间从点与轴负方向成角进入磁场，已知点坐标，粒子在运动过程中恰好不再返回电场，粒子重力忽略不计。求： (1)电场强度大小； (2)磁感应强度大小； (3)若第四象限的磁感应强度增大为原来的倍，要使粒子能够通过坐标为的点，则的值为多大。 5．（2026·湖北荆州·三模）为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计了电场和磁场分布如图所示，在平面（纸面）内，在区间内存在平行轴的匀强电场，。在的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，。一未知粒子从坐标原点与正方向成角射入，在坐标为的点以速度垂直磁场边界射入磁场，并从射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力，。求： (1)该未知粒子的比荷； (2)匀强电场电场强度的大小及右边界的值； (3)该粒子从坐标原点运动到坐标的时间。 6.（24-25高二下·广西柳州·期中）如图所示，一个质量为、电荷量为的微粒，在点（0，3m）以初速度平行轴射入电场区域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，点（6m，0）和点（8m，0）分别是微粒第一、二次经过轴上的点。已知该微粒的比荷为，微粒重力不计，求： (1)微粒在电场中加速度的大小及电场强度的大小； (2)微粒到达点时速度方向与轴正方向的夹角； (3)磁感应强度的大小及微粒从运动到的时间。 五、带电粒子在叠加场中运动 1．（多选）（2026·吉林长春·模拟预测）如图所示，空间中存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁场磁感应强度大小为，一个带电液滴在其中做速率为的匀速圆周运动，其轨迹半径为，不计空气阻力，重力加速度大小为，则下列说法中正确的是（    ） A．液滴沿逆时针方向圆周运动 B．匀强电场的电场强度为 C．若突然仅撤去匀强磁场，带电液滴的机械能一定不变 D．若突然仅撤去匀强电场，带电液滴的机械能一定不变 2.（2026·河南驻马店·模拟预测）如图所示，整个空间存在竖直向下的匀强电场，水平虚线下侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一比荷为 的带正电的粒子，从虚线上方的点，以初速度沿水平方向射入电场，经过一段时间从上的（未画出）点进入电磁场区域，、两点间的水平距离为，忽略粒子的重力。求： (1)电场强度的大小； (2)粒子在下侧运动时距离虚线的最远距离； (3)粒子从点射出到第3次通过虚线的时间以及该点到点的水平距离。 3．（2026·山西·二模）某离子筛选装置的核心结构如图所示，在的区域内存在沿轴正方向的匀强电场和沿垂直纸面向外的匀强磁场。在轴某处放置一块垂直于轴的足够大的挡板。某离子从原点沿轴正方向射入，离子的质量为，电荷量为，离子重力不计。 (1)若离子沿直线运动，求离子的速度大小； (2)若离子入射速度，经过时间离子打在挡板上，求： （ⅰ）离子到达挡板时的速度； （ⅱ）离子打在挡板的位置坐标。 4．（2025·广东深圳·三模）如图所示，在竖直面内的直角坐标系xOy中，第二象限内有沿x轴负方向的匀强电场（大小未知）和方向垂直坐标平面向里的匀强磁场（图中未画出），第四象限内有方向垂直坐标平面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（视为质点）从P点以大小的速度沿PO方向做直线运动，通过O点第一次通过x轴后在第四象限内做匀速圆周运动，恰好通过Q点（第二次通过x轴）。已知P、Q的坐标分别为和，重力加速度大小为g，求： (1)第二象限内，匀强电场的电场强度大小； (2)小球从P点运动到Q点的时间t； (3)小球第五次通过x轴时的横坐标。 一、带电粒子在单磁场中运动 1．（2026年高考河南卷物理高考真题（网络收集版））如图，间距为的两虚线、间存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，虚线上方存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一带电粒子在纸面内垂直于虚线从点射入磁场，一段时间后又从点射出磁场。已知该粒子在下方磁场中运动的圆轨迹半径为，不计重力，则上、下磁场的磁感应强度大小之比为（     ） A． B． C． D． 2．（2026年高考江苏卷物理高考真题（网络收集版））平面内存在垂直平面向外的匀强磁场，一电子垂直磁场射入，不计空气阻力。如图所示，则电子偏转的轨迹可能是（   ） A．a B．b C．c D．d 3．（2026年高考贵州卷物理高考真题（网络收集版））如图，空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场及从点沿径向向外的电场，某处电场强度大小，为常量，为该处到的距离。一带负电粒子在纸面内沿逆时针方向做匀速圆周运动。当磁感应强度大小为时，粒子运动半径为，速率为，电势能为；当磁感应强度大小为（）时，粒子运动半径为，速率仍为，电势能为。取无限远处的电势为零，不计粒子重力，则（     ） A．， B．， C．， D．， 4．（2025年高考安徽卷物理真题）如图，在竖直平面内的直角坐标系中，x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第二象限内，垂直纸面且平行于x轴放置足够长的探测薄板MN，MN到x轴的距离为d，上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源，沿平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。已知粒子所带电荷量为q、质量为m、速度大小均为。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用，则（　　） A．粒子在磁场中做圆周运动的半径为 B．薄板的上表面接收到粒子的区域长度为 C．薄板的下表面接收到粒子的区域长度为d D．薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为 5.（2025年高考江苏卷5，12，15题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 6.（多选）（（2025年高考甘肃卷物理13、15试题）2025年5月1日，全球首个实现“聚变能发电演示”的紧凑型全超导托卡马克核聚变实验装置（BEST）在我国正式启动总装。如图是托卡马克环形容器中磁场截面的简化示意图，两个同心圆围成的环形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，内圆半径为。在内圆上A点有a、b、c三个粒子均在纸面内运动，并都恰好到达磁场外边界后返回。已知a、b、c带正电且比荷均为，a粒子的速度大小为，方向沿同心圆的径向；b和c粒子速度方向相反且与a粒子的速度方向垂直。不考虑带电粒子所受的重力和相互作用。下列说法正确的是（    ） A．外圆半径等于 B．a粒子返回A点所用的最短时间为 C．b、c粒子返回A点所用的最短时间之比为 D．c粒子的速度大小为 7.（2026年高考云南卷物理高考真题（网络收集版））洛伦兹力演示仪示意图如图甲所示，玻璃泡处于励磁线圈产生的磁场中。玻璃泡内有一垂直磁场的竖直圆面，图乙为其放大示意图，其圆心为O、半径为R、最高点为P，区域内的磁场视为匀强磁场。电子枪将电子从O点正下方0.8R处的S点，以速度v水平向左射出，电子在圆面内运动一段时间后到达P点。已知电子质量为m、电荷量为e，不计电子的重力和电子之间的相互作用。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小和方向； (2)电子从S点第一次到达P点所用的时间。 8.（2025年高考重庆卷物理真题（1-11，15题））研究小组设计了一种通过观察粒子在荧光屏上打出的亮点位置来测量粒子速度大小的装置，如题图所示，水平放置的荧光屏上方有沿竖直方向强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场。O、N、M均为荧光屏上的点，且在纸面内的同一直线上。发射管K（不计长度）位于O点正上方，仅可沿管的方向发射粒子，一端发射带正电粒子，另一端发射带负电粒子，同时发射的正、负粒子速度大小相同，方向相反，比荷均为。已知，，不计粒子所受重力及粒子间相互作用。 (1)若K水平发射的粒子在O点产生光点，求粒子的速度大小。 (2)若K从水平方向逆时针旋转60°，其两端同时发射的正、负粒子恰都能在N点产生光点，求粒子的速度大小。 (3)要使（2）问中发射的带正电粒子恰好在M点产生光点，可在粒子发射t时间后关闭磁场，忽略磁场变化的影响，求t。 二、现代科技中的应用 9（2025年高考北京卷物理真题）电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动，圆管壁上的两点连线为直径，且垂直于磁场方向，两点的电势差为。下列说法错误的是（　　） A．N点电势比M点高 B．正比于流量Q C．在流量Q一定时，管道半径越小，越小 D．若直径与磁场方向不垂直，测得的流量Q偏小 10.（多选）（2025年高考广西卷物理部分真题（1-6，8、9，11，13-15））如图，带等量正电荷q的M、N两种粒子，以几乎为0的初速度从S飘入电势差为U的加速电场，经加速后从O点沿水平方向进入速度选择器（简称选择器）。选择器中有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。当选择器的电场强度大小为E，磁感应强度大小为B1，右端开口宽度为2d时，M粒子沿轴线OO′穿过选择器后，沿水平方向进入磁感应强度大小为B2、方向垂直纸面向外的匀强磁场（偏转磁场），并最终打在探测器上；N粒子以与水平方向夹角为θ的速度从开口的下边缘进入偏转磁场，并与M粒子打在同一位置，忽略粒子重力和粒子间的相互作用及边界效应，则（　　） A．M粒子质量为 B．刚进入选择器时，N粒子的速度小于M粒子的速度 C．调节选择器，使N粒子沿轴线OO′穿过选择器，此时选择器的电场强度与磁感应强度大小之比为 D．调节选择器，使N粒子沿轴线OO′进入偏转磁场，打在探测器上的位置与调节前M粒子打在探测器上的位置间距为 三、带电粒子在组合场中运动 11.（多选）（（2025年高考河北卷物理真题）如图，真空中两个足够大的平行金属板水平固定，间距为板接地。M板上方整个区域存在垂直纸面向里的匀强磁场。M板O点处正上方P点有一粒子源，可沿纸面内任意方向发射比荷、速度大小均相同的同种带电粒子。当发射方向与的夹角时，粒子恰好垂直穿过M板Q点处的小孔。已知，初始时两板均不带电，粒子碰到金属板后立即被吸收，电荷在金属板上均匀分布，金属板电量可视为连续变化，不计金属板厚度、粒子重力及粒子间的相互作用，忽略边缘效应。下列说法正确的是（　　） A．粒子一定带正电 B．若间距d增大，则板间所形成的最大电场强度减小 C．粒子打到M板上表面的位置与O点的最大距离为 D．粒子打到M板下表面的位置与Q点的最小距离为 12.（2026年高考湖北卷物理高考真题（网络收集版））如图所示，在平面内，区域存在匀强电场，电场强度大小为、方向沿轴负方向；在区域，有一个以为圆心、为半径的半圆形区域，半圆形区域内既无电场也无磁场，半圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里。一质量为、电荷量为的带正电粒子从坐标为的点静止释放，之后从坐标为的点第一次射出磁场。不计重力，求： (1)粒子第一次进入磁场时的速度大小； (2)磁场的磁感应强度大小； (3)粒子第二次射出磁场时的位置坐标。 13.（2025年高考天津卷物理真题）如图所示，纸面内水平虚线下方存在竖直向上的匀强电场，虚线上方存在垂直于纸面的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的粒子从电场中的O点以水平向右的速度开始运动，在静电力的作用下从P点进入磁场，射入磁场时的速度大小为v、方向与竖直方向夹角为，粒子返回电场前的运动轨迹过P点正上方的Q点，P、Q间距离及O、P间的水平距离均为L。不计粒子重力。 (1)判断粒子的电性； (2)求电场强度大小E； (3)求磁感应强度大小B。 14.（2025年高考湖南卷物理真题）如图。直流电源的电动势为，内阻为，滑动变阻器R的最大阻值为，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为，平行板电容器的右侧存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。闭合开关S，当滑片处于滑动变阻器中点时，质量为m的带正电粒子以初速度水平向右从电容器左侧中点a进入电容器，恰好从电容器下极板右侧边缘b点进入磁场，随后又从电容器上极板右侧边缘c点进入电容器，忽略粒子重力和空气阻力。 (1)求粒子所带电荷量q； (2)求磁感应强度B的大小； (3)若粒子离开b点时，在平行板电容器的右侧再加一个方向水平向右的匀强电场，场强大小为，求粒子相对于电容器右侧的最远水平距离。 15．（2025年高考河南卷物理真题）如图，水平虚线上方区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，下方区域有竖直向上的匀强电场。质量为m、带电量为q（）的粒子从磁场中的a点以速度向右水平发射，当粒子进入电场时其速度沿右下方向并与水平虚线的夹角为，然后粒子又射出电场重新进入磁场并通过右侧b点，通过b点时其速度方向水平向右。a、b距水平虚线的距离均为h，两点之间的距离为。不计重力。 (1)求磁感应强度的大小； (2)求电场强度的大小； (3)若粒子从a点以竖直向下发射，长时间来看，粒子将向左或向右漂移，求漂移速度大小。（一个周期内粒子的位移与周期的比值为漂移速度） 四、带电粒子在叠加场中运动 16.（多选）（（2025年高考福建卷物理真题）  如图，真空中存在一水平向右的匀强电场，同时存在一水平且垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电量为q（q>0）的带电微粒从M点以初速度v入射，沿着MN做匀速直线运动。微粒到N点时撤去磁场，一段时间后微粒运动到P点。已知M、N、 P三点处于同一竖直平面内，MN与水平方向呈45°，N点与P等高，重力加速度为,则（　　） A．电场强度大小为 B．磁场强度大小为 C．N、P两点的电势差为 D．从N点运动到P的过程中，微粒到直线NP的最大距离为 17.（2025年高考云南物理真题）磁屏蔽技术可以降低外界磁场对屏蔽区域的干扰。如图所示，区域存在垂直平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为（未知）。第一象限内存在边长为的正方形磁屏蔽区ONPQ，经磁屏蔽后，该区域内的匀强磁场方向仍垂直平面向里，其磁感应强度大小为（未知），但满足。某质量为m、电荷量为的带电粒子通过速度选择器后，在平面内垂直y轴射入区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON射入磁屏蔽区域。速度选择器两极板间电压U、间距d、内部磁感应强度大小已知，不考虑该粒子的重力。 (1)求该粒子通过速度选择器的速率； (2)求以及y轴上可能检测到该粒子的范围； (3)定义磁屏蔽效率，若在Q处检测到该粒子，则是多少？ 18.（2024年高考天津卷物理真题（缺1、2、5题））如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为E．一带负电粒子质量为m，电荷量为q，从M点以速度v沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。 (1)求磁感应强度B的大小； (2)若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t； (3)若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达x轴上P点，M、P的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。 学科网（北京）股份有限公司 $