高考物理题目解析-有关洛伦兹力作用下粒子圆周运动的花样试题的详解

在电磁学试题中，有关带电粒子在洛伦兹力作用下运动的试题既是热点又是难点，由于题目综合性较强，所以难度往往较大。解答时既需要扎实的物理知识还需要比较熟练的数学知识和能力以及比较好的空间想象能力、画图能力，所以试题的区分度也比较高。今天，我们就来分享这类试题。题目一：如图所示，在阴影部分区域内有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的有界匀强磁场（边界上有磁场），其边界Ⅰ是半径为R的圆O1的一部分，边界Ⅱ是以圆O1的弦AC为直径的半圆O2。弦长AC等于。在磁场右侧存在宽度为R的线状粒子源MN，NO1∥AC∥MD，MD为O1圆的切线。粒子源以平行于弦AC方向发射速度大小

【答案】BCD【难度】0.4【来源】2024届普通高等学校招生全国统一考试仿真模拟卷（T8联盟）物理试题（一）【知识点】带电粒子在弧形边界磁场中运动【详解】A．从N点对着圆心O1发射的粒子，其轨迹如图所示，由洛伦兹力提供向心力，可得

由图可知，粒子从边界Ⅱ离开磁场，A错误；B．由A选项解析可知，两圆弧在E点垂直，粒子由E点离开磁场做匀速直线运动经O2点，由几何关系可得从N点对着圆心O1发射的粒子在磁场中的运动时间为

B正确；C．粒子从D点射入磁场，由P点离开磁场，其轨迹如图所示，由以上解析可知粒子的轨道半径为

则有粒子源MN发射的全部粒子都会经过圆心O2，C正确；可知粒子的轨道半径为R，则粒子从N点对着圆心O1发射的粒子在磁场中的运动的轨迹如图所示，可知从M点对着D点发射的粒子，必经D点，则粒子经有界磁场偏转后全部经过D点，D正确。故选BCD。

题目二：在如图所示的直角坐标系中，半径r1=0.3m的小圆其圆心刚好位于坐标原点，半径r2=0.5m的大圆和小圆相交，大圆的圆心坐标为（0，0.4m），大圆减去小圆部分充满垂直纸面向外的匀强磁场，abc为三束相同的粒子束，其相互之间的间距为yab=0.2m，ybc=0.3m，a粒子从y=0.9m处从磁场外沿x轴正方向射向磁场，其刚好能沿小圆半径方向穿过坐标原点。在y轴负半轴上垂直y轴放置一长度和小圆直径相等的电子屏，该屏的中心位于y轴上，若粒子击中电子屏能被完全吸收。已知粒子的质量m=1.2×10-10kg，带电量q=+9.6×10-6C，发射速度v=6.4×104m/s，每束粒子单位时间内发射的数量N=105个，不计粒子的重力和粒子之间相互作用，cos37°=0.8，cos53°=0.6，求：（1）磁场的磁感应强度B大小；（2）电子屏能同时探测到三种粒子时与x轴的最大距离；（3）求电子屏在y轴上不同位置受到粒子的平均撞击力在y轴方向上的分量大小。【难度】0.65【来源】安徽省合肥市第一中学2023-2024学年高三上学期期末联考（省十联考）物理试卷

【知识点】带电粒子在弧形边界磁场中运动【详解】（1）由题意可知，a处的粒子运动的轨迹如图所示粒子在磁场中的轨迹半径为R，根据几何关系有（2）由题可知每束粒子进入磁场后，其运动半径都是0.4m，作图如下由几何关系可知，c处的粒子束其圆心刚好位于x轴上，故其也能沿半径方向击中原点，b处的粒子束其圆心坐标为（﹣0.4m，0.3m），由几