第10章 专题提升14 带电粒子在复合场中运动的实例 演练知能提升(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

该高中物理高考复习资料聚焦电磁学核心考点，涵盖带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器、磁流体发电机、霍尔效应等高考重点内容，按基础受力分析到仪器原理应用再到综合计算的逻辑层次组织知识点。通过考点梳理、方法指导（如左手定则、动能定理应用）、真题训练（2026年各地模拟题）等环节，帮助学生构建电磁学问题的分析框架。 资料突出科学思维与物理观念的培养，采用模型建构策略，如讲解回旋加速器时引导学生建立“磁场回旋-电场加速”模型，结合洛伦兹力提供向心力推导最大动能公式，提升科学推理能力。设置选择与计算分层练习，配合详细解析，确保学生高效突破难点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

1.虚线框内存在着竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面的磁场(未画出)，一带电量为＋q、质量为m的小球从左边界以速度v水平射入，如图所示。该小球恰能沿水平直线穿过框内区域，重力加速度为g，则框内区域磁场为(　　) A.大小不变，方向垂直于纸面向外的匀强磁场 B.大小不变，方向垂直于纸面向里的匀强磁场 C.大小随时间均匀减小，方向垂直于纸面向外的磁场 D.大小随时间均匀减小，方向垂直于纸面向里的磁场 解析：选B。小球恰能沿水平直线穿过框内区域，并且受竖直向下的重力和竖直向下不变的电场力，则小球受到的洛伦兹力竖直向上且大小不变，由左手定则可知框内区域磁场为大小不变，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，A、C、D错误，B正确。 2.(多选)(2026·广东省第一次调研)将离子注入竖直放置的硅片，其原理如图，甲、乙两离子在N处先后无初速度“飘入”加速电场，经过加速电场加速后，从P点沿半径方向进入垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域，经磁场偏转后，甲离子垂直注入硅片，乙离子与竖直方向成60°夹角斜向上注入硅片，则甲、乙两离子(　　) A.均为正电荷 B.比荷相同 C.注入前瞬间的速率之比为∶1 D.在磁场中运动的时间之比为∶1 解析： 选AC。由左手定则可知，两离子均带正电，A正确；经电场加速qU＝mv2，在磁场中qvB＝m，可知＝，两离子在磁场中运动的半径不同，则比荷不同，B错误；设圆形磁场的半径为R，则甲离子的运动半径r1＝R，乙离子的运动半径r2＝R tan 60°＝R，根据v＝＝，可知注入前瞬间的速率之比v1∶v2＝r2∶r1＝∶1，C正确；根据t＝·，可知＝··＝··＝，D错误。 3．(2026·广东肇庆市鼎湖区模拟)如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对H粒子进行加速，此时D形盒中磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是(　　) A.保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子 B.只增大加速电压U，H粒子获得的最大动能增大 C.只增大加速电压U，H粒子在回旋加速器中运动的时间变短 D.回旋加速器只能加速带正电粒子，不能加速带负电的粒子 解析：选C。D形盒缝隙间电场变化周期与H粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，有T＝，而质子与H粒子的比荷不相等，所以该回旋加速器不可以加速质子，A错误；设D形盒半径为r，则H粒子离开回旋加速器的最大速度vmax＝，所以只增大加速电压U，H粒子最大速度不变，其获得的最大动能不会增大，B错误；粒子在回旋加速器回旋一周，增加的动能为2qU，在回旋加速器中运动的时间由回旋次数决定，设回旋次数为n，则由2nqU＝mv，可得n＝，所以粒子运动总时间t＝nT＝·＝，故只增大加速电压U，H粒子在回旋加速器中运动的时间会变短，C正确；回旋加速器既能加速带正电的粒子，也能加速带负电的粒子，D错误。 4．(2026·山西孝义市一模)如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是(　　) A.甲图中，要增大粒子的最大动能，可增加磁感应强度B的大小 B.乙图中，A极板是发电机的正极 C.丙图中，重力不计的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是v＝(B为磁感应强度，E为电场强度)，但粒子的电性无法判断 D.丁图中，若载流子带负电，稳定时C板电势高 解析：选A。当粒子在磁场中的轨道半径等于D形盒半径时，粒子的动能最大，则有qvmB＝m，可得粒子的最大动能Ekm＝，可知要增大粒子的最大动能，可增加磁感应强度B的大小，故A正确；题图乙中，根据左手定则可知正电荷向B极板偏转，负电荷向A极板偏转，则B极板是发电机的正极，故B错误；重力不计的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器，根据平衡条件可得qvB＝qE，解得v＝，由于正、负电荷从左边进入速度选择器，只要满足v＝，都可以沿直线匀速通过速度选择器，所以粒子的电性无法判断，故C错误；根据左手定则可知，带负电的载流子受到的洛伦兹力方向向左，即向C板偏转，故稳定时C板电势低，故D错误。 5．(多选)(2026·河北辛集市期末)磁流体发电机如图所示，间距d＝0.01 m的平行金属板P、Q之间有磁感应强度B＝0.01 T的匀强磁场，将一束等离子体以大小v＝1.4×105 m/s的速度水平喷入磁场。已知磁流体发电机等效内阻R1＝3 Ω，定值电阻R0＝2 Ω，电压表为理想交流电表。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光时，电压表的示数为10 V，不考虑温度对小灯泡电阻的影响。下列说法正确的是(　　) A.金属板Q带正电 B.通过定值电阻R0的电流为2 A C.小灯泡的电阻为1 Ω D.小灯泡的额定功率为8 W 解析：选AD。根据左手定则可知，等离子体中的正离子向下偏转，集聚到Q板，则Q板带正电，故A正确；磁流体发电机产生的电动势E＝Bdv＝14 V，则回路中的电流I＝＝0.8 A，故通过定值电阻R0的电流为0.8 A，故B错误；小灯泡的电阻RL＝＝12.5 Ω，故C错误；小灯泡的额定功率P＝＝8 W，故D正确。 6．(2026·江苏南通市、泰州市、镇江市、盐城市调研)如图甲所示，弧形磁铁固定在把手的表面，转动把手改变弧形磁铁与霍尔元件的相对位置。如图乙所示，霍尔元件通以向右的恒定电流，使垂直穿过霍尔元件的磁场增强，则霍尔元件(　　) A.上、下表面间的电势差变大 B.上、下表面间的电势差变小 C.前、后表面间的电势差变大 D.前、后表面间的电势差变小 解析：选C。结合题图乙，由左手定则可知霍尔元件中载流子只会向前或向后偏转，造成前后表面电势差U发生改变，故A、B错误；当载流子在磁场和电场中不再偏移时有qvB＝q，由电流微观表达式I＝nqSv，联立解得U＝I，故磁场增强，前后表面间的电势差变大，故C正确，D错误。 7.(2026·山东青岛市调研)人体血管状况及血液流速能反映出身体健康状态，为了研究这一课题，我们做如下的简化和假设：如图所示，某段血管内径为d，血流方向水平向右，血液中含有大量的正、负离子，血管处于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场中，M、N是血管上侧和下侧对称的两个位置。血液流量Q保持不变，下列说法正确的是(　　) A.M点电势高于N点电势 B.血液流速大小v＝ C.M、N两点间的电势差UMN＝－ D.当血液中离子浓度升高时，M、N两点间的电势差变大 解析：选C。根据左手定则，可知负电荷向上偏转，故M点电势低于N点电势，故A错误；由题可得，血液流量Q＝Sv＝πv，解得v＝，故B错误；稳定时，离子所受洛伦兹力等于所受的电场力，则有qBv＝qE＝q，解得UNM＝，UMN＝－UNM，故C正确；根据U＝可知，M、N两点间的电势差U与血液中离子的浓度无关，故D错误。 8．(14分)(2026·陕西渭南市教学质检)对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。质量为m、电荷量为＋q的铀235离子，从容器A下方、金属板上方的小孔处不断飘入电场，其初速度可视为零，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。求： (1)匀强电场场强E的大小和离子从电场射出时速度v的大小；(4分) (2)离子在磁场中做匀速圆周运动的半径R；(4分)　 (3)在离子被收集的过程中时间t内收集到离子的质量M。(6分) 解析：(1)匀强电场的电场强度大小E＝ 根据动能定理，有qU＝mv2 解得离子从电场射出时速度的大小v＝。 (2)离子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m 联立解得离子在磁场中做匀速圆周运动的半径R＝。 (3)设在t时间内收集到的离子的总电荷量为Q，则Q＝It 因每个离子电荷量为q，则离子个数N＝ 而t时间收集到离子的质量M＝Nm 联立以上各式解得在离子被收集的过程中时间t内收集到离子的质量M＝。 答案：(1)　　(2)　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $