2026年高考物理二轮复习：专题10 磁场 带电粒子在磁场中的运动（复习讲义）（全国适用）（解析版）

专题10磁场带电粒子在磁场中的运动目录01析·考情精解 102构·知能架构 203破·题型攻坚 4题型一磁场的性质 4真题动向与实际场景结合必备知识知识1磁场叠加问题的解题思路知识2安培力的分析与计算命题预测3289考向1磁场的叠加考向2安培力作用下的平衡问题题型二带电粒子在匀强有界磁场中的运动 10真题动向边界与几何深度结合必备知识知识1带电粒子在匀强磁场运动的基本公式知识2带电粒子在匀强磁场运动的“两个确定”知识3带电粒子在磁场中的临界极值问题四个结论知识4带电粒子在匀强磁场中的动态圆模型命题预测3289考向1直线边界考向2圆形边界考向3多解问题考向3带电粒子在匀强磁场中的动态圆模型题型三带电粒子在复合场中的运动 23真题动向以前沿科技或实际应用为背景必备知识知识1带电粒子在组合场中的运动知识2带电粒子（带电体）在叠加场中的运动命题预测3289考向1电磁组合场问题考向2电磁叠加场问题命题轨迹透视从近三年高考命题看，题型选择与计算并重，基础题难度中等，综合题偏难。命题趋势：从单一匀强磁场中的圆周运动→组合场/叠加场的多阶段运动→真实科技（如人造太阳）或生活情境（如磁传感器）的综合分析。倾向于以洛伦兹力受力分析为出发点，以几何关系（轨迹半径、圆心）与物理规律结合为核心，以科技应用和实际问题为切入点。考点频次总结考点2025年2024年2023年磁场的性质2025江苏卷T3，3分2025福建卷T3，4分2025湖北卷T4，4分2024浙江卷T4，3分2024贵州卷T5，4分2024重庆卷T13，12分2024福建卷T6，4分2023江苏卷T2，3分2023福建卷T6，4分带电粒子在匀强有界磁场中运动2025甘肃卷T10，4分2025四川卷T10，4分2024江西卷T7，4分2024湖北卷T7，4分2024河北卷T10，4分2023全国乙卷T18，12分2023全国甲卷T20，14分2023湖北卷T15，10分带电粒子在组合场中的运动2025天津卷T12，10分2025湖南卷T14，14分2025河北卷T10，4分2025河南卷T15，14分2024山东卷T18，16分2024上海卷T10，8分2024湖南卷T14，12分2024广东卷T15，12分2023山东卷T17，14分2023辽宁卷T14，10分2023海南卷T13，12分2023广东卷T5，4分带电粒子（带电体）在叠加场中的运动2025海南卷T13，4分2025福建卷T7，4分2024安徽卷T10，4分2024江西卷T7，4分2024湖北卷T9，4分2023湖南卷T6，4分2023江苏卷T16，12分2023海南卷T2，4分2026命题预测预计在2026年高考中，对“磁场带电粒子在磁场中的运动”的考查，将突出圆形、有界磁场模型，结合质谱仪、回旋加速器等实际情境，重点考查临界、多解及轨迹分析问题。命题趋向与电场、力学综合，强调几何关系与数学工具的应用，题型仍以选择题为主，计算题中也可能作为压轴环节出现。磁场磁场磁场的性质带电粒子在匀强有界磁场中的运动带电粒子复合场中的运动基本公式：两个确定：确定圆心、确定半径电磁组合场问题四个结论：临界极值磁场的叠加安培力磁感强度大小：磁感强度方向：磁场中某点磁感线的切线方向大小：F=BILsinθ方向：左手定则平衡问题：平衡条件叠加场问题叠加法则：平行四边形定则题型一磁场的性质1．（2025·江苏·高考真题，T3，3分）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线强度越大，故可知Bb命题解读新情境：以生活中常见的“冰箱贴磁性材料”为载体，将抽象的磁感线分布与实际物品结合，体现物理知识在生活中的应用，贴近学生认知。新考法：通过磁感线疏密直观考查磁感应强度的大小关系（磁感线越密，磁感应强度越大），无需复杂计算，侧重对物理概念的理解与图像分析能力。新角度：打破传统“条形磁铁、通电螺线管”等经典磁感线模型，以不规则磁性材料的磁感线分布为切入点，考查学生对磁感线本质的迁移应用能力。2．（2025·福建·高考真题，T3，4分）如图，两根长直细导线L1、L2平行放置，其所在平面上有M、O、N三点，O为线段MN的中点，L1、L2分别处于线段OM、ON的中垂线上。当L1、L2通有大小相等、方向相反的电流时，M、O点的磁感应强度大小分别为B1、B2。现保持L1的电流不变，撤去LA．12B2−B1 B．B【答案】A【详解】根据安培定则，两导线在O点处产生的磁感应强度方向相同大小相等，则单个导线在O点处产生的磁感应强度大小为B0=B22根据对称性，两导线在N处的磁感应强度大小应该与M点一样，为B1根据对称性，L2在N点处产生的磁感应强度为B0=B22由于L2在N点处产生的磁感应强度大于L命题解读新情境：以“两根平行长直导线通反向电流”为背景，结合几何位置（中点、中垂线）设置问题，将电流磁场叠加与空间几何关系融合，情景具有创新性。新考法：采用“撤去某一电流后分析磁感应强度变化”的动态设问方式，考查磁场叠加原理的逆向应用（已知合磁场求分磁场），需通过对称性分析简化问题，对逻辑推理能力要求较高。新角度：从“双电流磁场叠加”到“单电流磁场分析”的转换，角度新颖，既考查安培定则的基本应用，又突出对“磁场矢量性”的深度理解。3．（2025·湖北·高考真题，T4，4分）如图所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，放置一通电圆线圈，圆心为O点，线圈平面与磁场垂直。在圆线圈的轴线上有M和N两点，它们到O点的距离相等。已知M点的总磁感应强度大小为零，则N点的总磁感应强度大小为（

）A．0 B．B C．2B D．3B【答案】A【详解】由右手螺旋定则及对称性可知，环形电流在N点产生的磁场，磁感应强度与M点等大同向。由于M点磁感应强度为零，由矢量合成法则可知环境中匀强磁场与M点磁场等大反向，即匀强磁场与N点的磁场等大反向，N点的磁感应强度为0。故选A。命题解读新情境：以“匀强磁场中通电圆线圈的轴线上磁场分布”为情景，将线圈自身磁场与外匀强磁场叠加，情景复杂且贴近大学物理中“载流线圈磁场”的拓展内容，体现高考对知识衔接的考查。新考法：通过“M点总磁感应强度为零”的条件，反向推导线圈在轴线上的磁场方向与大小，再迁移到对称点N的磁场叠加，考查对称性思维和磁场叠加的矢量性，需结合线圈磁场的分布规律（轴线上磁场沿轴线方向，对称点磁场大小相等）。新角度：从“外磁场与线圈磁场的相互作用”切入，而非单一考查线圈或外磁场，角度独特，突出对物理规律本质的理解（如磁场的独立性原理）。知识1磁场叠加问题的解题思路1.根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。2.磁场中某点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。3.磁感应强度是矢量,多个通电导体产生的磁场叠加时,合磁场的磁感应强度等于场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。知识2安培力的分析与计算1.安培力公式：F＝ILBsinθ。2．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。3.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。4.通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(1)选定研究对象。(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；如图所示。(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。考向1磁场的叠加1．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）（多选）如图所示，两根水平固定的长直通电导线a、b与一通电导体棒c平行，且a、c与b、c间距均为L，其中θ=37°，a中电流垂直纸面向外，b中电流垂直纸面向里，a、b中电流均为I0。导体棒c长为L、质量为M、所通电流为I，恰处于平衡状态，重力加速度为g。已知无限长通电直导线在距离其r处产生的磁感应强度B与Ir成正比，cos37°=0.8，下列说法正确的是（）A．c中的电流方向垂直纸面向里B．导线a对c的作用力大小为5C．b在c处产生的磁感应强度大小为MgD．导线a、b在两者连线中点处产生的合磁感应强度大小为25Mg【答案】BD【详解】A．由安培定则，结合矢量合成可知，导线a、b中电流在c处产生的合磁感应强度方向水平向右，c处于平衡状态，c所受合安培力与重力是一对平衡力，由左手定则可判断c中通过的电流应垂直纸面向外，故A错误；BC．导线a、b中的电流在c处产生磁场的合磁感应强度大小B满足Mg=BIL解得B=MgIL，根据通电导线间“同吸异斥”可知，有2F0设a（b）在c处产生的磁感应强度大小为B0，有58Mg=BD．由题可知B0=kI0L=2．（2025·广西柳州·模拟预测）（多选）正方形MNPQ的中心为O，其对角线MOP长为2d。均通有电流I0的两无限长直导线互成60°角，放置在该正方形平面内，两导线彼此绝缘且相交于O，MOP平分∠GOH，通入的电流方向如图所示。已知一根无限长直导线通入电流I时，垂直导线距离为r处的磁感应强度大小B=kIr，k为常数。则M、N、PA．BM=4kI0d B．B【答案】AD【详解】根据几何关系可知M、N、P、Q四点到两导线的距离分别为12d、32d、1N、Q两点的磁感应强度大小为0。故选AD。考向2安培力作用下的平衡问题3．（2025·山东·模拟预测）位于同一水平面上的两根平行金属导轨，放置在水平向左匀强磁场中，现给出这一装置的侧视图，如图所示，一根通有恒定电流的导体棒正在导轨上向右做匀速直线运动，现将匀强磁场沿顺时针方向缓慢转过90°的过程中，导体棒始终保持匀速运动，则以下说法正确的是（）A．摩擦力FfB．摩擦力FfC．磁感应强度B先减小后增大D．磁感应强度B先增大后减小【答案】C【详解】CD．导体棒受力如图所示水平方向f=F竖直方向F联立解得F=μmgsinθ+μcosθAB．摩擦力的表达式为f=Fsinθ=μmg4．（2025·河南新乡·三模）如图所示，用轻绳将两根通电直导线悬挂在天花板上的O点。系统平衡时，左右两侧轻绳偏离竖直方向的夹角分别为α、β。已知两通电导线的质量相等，导线A的电流方向垂直纸面向里，导线B的电流大于导线A的电流，过O点的竖直线与AB连线相交于O1点，OA>OB，下列说法正确的是（

A．导线B对导线A的磁场力大于导线A对导线B的磁场力B．导线B的电流方向垂直纸面向里C．O1点为线段ABD．左侧轻绳的拉力小于右侧轻绳的拉力【答案】C【详解】A．导线B对导线A的磁场力与导线A对导线B的磁场力是一对相互作用力，大小相等，故A错误；B．由“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”可知，导线B的电流方向垂直纸面向外，故B错误；D．如图所示对两根导线受力分析，依据三角形定则和平衡条件，由三角形相似得mgOO1=TA故D错误；C．由三角形相似得mgOO1=F安A题型二带电粒子在匀强有界磁场中的运动6．（2025·全国卷·高考真题，T5，6分）如图，正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场，电子在纸面内从顶点a以速度v0射入磁场，速度方向垂直于ab。磁感应强度的大小不同时，电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出，在磁场中运动的时间分别为t1、t2和t3，则（

）A．t1<t2=t3 B．t1<t2<t3 C．t1=t2>t3 D．t1>t2>t3【答案】A【详解】由于带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则电子在磁场中运动的时间为t=设正方形abcd的边长为l，则s1=π⋅l4，s2=π⋅l2，s3=π2命题解读新情境：磁场边界与几何条件结合，题目以正方形内的匀强磁场为背景，通过电子从不同边界点（ab边中点、b点、c点）射出的情景，将磁场边界条件与电子运动轨迹的几何关系紧密结合，要求考生在熟悉的磁场偏转模型中，快速分析不同射出点对应的轨迹半径和圆心位置新考法：时间与轨迹圆心角的关联，突破传统“半径计算”的单一考法，聚焦电子在磁场中运动的时间与轨迹圆心角的关系。考生需通过几何关系确定不同射出点对应的圆心角大小，再结合周期公式分析时间差异，考查对物理规律的综合应用能力新角度：多边界射出的动态分析，题目设置“磁感应强度不同时电子从不同点射出”的动态情景，要求考生从“轨迹半径随磁感应强度变化”的角度，反向推导不同射出点对应的轨迹特征（如从ab边中点射出时轨迹半径最小，圆心角最大；从c点射出时轨迹半径最大，圆心角最小），体现对“动态磁场问题”的深度理解2．（2025·甘肃·高考真题，T10，4分）（多选）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R0。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qm，a粒子的速度大小为va=qBR0m，方向沿同心圆的径向；A．外圆半径等于2R0 B．a粒子返回AC．b、c粒子返回A点所用的最短时间之比为22+2 D．c【答案】BD【详解】由题意，作出a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va=qBR0m可得Ra=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tmin，a粒子做匀速圆周运动的周期T=2πR0va=2πmqB在磁场中运动的时间t1C．由题意，作出b、c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qmD．由几何关系得2Rc=2R0故选BD。命题解读新情境：托卡马克核聚变装置的磁场模型，以全球首个“聚变能发电演示”装置为背景，将托卡马克环形容器简化为“两个同心圆围成的环形磁场”，既贴近前沿科技，又通过“粒子到达外边界后返回”的情景，构建了环形磁场中粒子运动的新模型，需考生将环形边界与圆周运动轨迹结合分析。新考法：多粒子运动的时间与轨迹优化，题目设置a、b、c三个粒子的不同运动方向（径向、垂直径向且相反），要求分析“返回A点的最短时间”，需考生在环形磁场中寻找轨迹的对称性与周期性（如a粒子沿径向运动时，轨迹圆心在环形磁场的圆心处；b、c粒子垂直径向运动时，轨迹圆心在环形磁场的内圆或外圆上），考查对复杂磁场中粒子运动的优化分析能力。新角度：环形磁场的边界约束与速度关联，突破传统“单一半径磁场”的考法，聚焦环形磁场的内外半径约束，要求考生通过“粒子恰好到达外边界后返回”的条件，推导粒子速度与磁场参数的关系，并分析b、c粒子速度的差异，体现对“磁场边界与粒子运动匹配性”的新角度考查。知识1带电粒子在匀强磁场运动的基本公式1.向心力公式:qvB=mv22.轨道半径公式:r=mvBq3.周期公式:T=2πr4.运动时间公式:t=θ2πT知识2带电粒子在匀强磁场运动的“两个确定”1.圆心确定：(1)与速度方向垂直的直线过圆心；(2)弦的垂直平分线过圆心；(3)轨迹圆弧与边界切点的法线过圆心。2.半径确定：(1)利用r=mvBq(2)利用平面几何知识求半径。知识3带电粒子在磁场中的临界极值问题四个结论1.刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切。2.当速率v一定时,弧长(或圆心角小于180°时的弦长)越长,圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。3.当速率v变化时,圆心角越大,运动时间越长。4.在圆形匀强磁场中,若带电粒子速率v一定且运动轨迹圆半径大于磁场区域圆半径,则入射点和出射点为磁场直径的两个端点时,轨迹对应的偏转角最大(所有的弦长中直径最长)知识4带电粒子在匀强磁场中的动态圆模型1.放缩圆模型适用条件速度方向一定，速度大小不同粒子源发射速度方向一定，速度大小不同的带电粒子进入匀强磁场时，这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化轨迹圆圆心共线如图所示(图中只画出粒子带正电的情景)，速度v越大，运动半径也越大。可以发现这些带电粒子射入磁场后，它们运动轨迹的圆心在垂直初速度方向的直线PP′上界定方法以入射点P为定点，圆心位于PP′直线上，将半径放缩作轨迹圆，从而探索出临界条件，这种方法称为“放缩圆”法2.旋转圆模型适用条件速度大小一定，方向不同粒子源发射速度大小一定、方向不同的带电粒子进入匀强磁场时，它们在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，若射入初速度为v0，则圆周运动半径R＝eq\f(mv0,qB)，如图所示轨迹圆圆心共圆带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在以入射点P为圆心、半径R＝eq\f(mv0,qB)的圆上界定方法将一半径R＝eq\f(mv0,qB)的圆以入射点为圆心进行旋转，从而探索粒子的临界条件，这种方法称为“旋转圆”法3.平移圆模型适用条件速度大小一定，方向一定，但入射点在同一直线上粒子源发射速度大小、方向一定，入射点不同，但在同一直线的带电粒子进入匀强磁场时，它们做匀速圆周运动的半径相同，若入射速度大小为v0，则半径R＝eq\f(mv0,qB)，如图所示轨迹圆圆心共线带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在同一直线上，该直线与所有入射点的连线平行界定方法将半径R＝eq\f(mv0,qB)的圆进行平移，从而探索粒子的临界条件，这种方法叫“平移圆”法4.磁聚焦模型(1)磁发散：如图1所示，有界圆形磁场的磁感应强度为B，圆心为O，从P点有大量质量为m、电荷量为q的正粒子，以大小相等的速度v沿不同方向射入有界磁场，带电粒子从圆形有界匀强磁场边界上同一点射入，如果轨迹圆半径与磁场圆半径相等(R＝r)，则粒子出射方向与磁场边界在入射点的切线方向平行。(2)磁汇聚：如图2所示，大量的同种带正电的粒子，速度大小相同，平行入射到圆形磁场区域，如果轨迹圆半径与磁场圆半径相等(R＝r)，则所有的带电粒子将从磁场圆的最低点B点射出，磁场边界在该点的切线与入射方向平行。考向1直线边界1．（25-26高三上·安徽·开学考试）（多选）某科学仪器用如图所示的磁场控制带电粒子的运动．两磁场区域Ⅰ、Ⅱ足够长，宽度分别为d1、d2，磁感应强度大小分别为B1、B2，且满足B1A．粒子可能从磁场Ⅰ的左边界离开磁场B．粒子可能从磁场Ⅱ的右边界离开磁场C．如果粒子从磁场Ⅱ的右边界射出磁场，则射出速度一定与刚进入磁场时的速度相同D．如果粒子从磁场Ⅱ的右边界射出磁场，则射出速度可能与刚进入磁场时的速度不相同【答案】ABC【详解】AB．粒子进入磁场后做圆周运动，当速度较小时可能从磁场Ⅰ的左边界射出，当速度较大时可能从磁场Ⅱ的右边界射出，A、B正确；CD．设粒子的电荷量为q，入射速度为v，从磁场Ⅱ的右边界射出时，速度方向与右边界的夹角为α，如图所示，由几何关系可得d1=R1粒子做圆周运动的半径R=mvqB又B12．（2025·广西·模拟预测）如图所示，直角三角形abc内有一磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的有界匀强磁场，且∠c=30°，bc=L，bc中点有一离子源S，能均匀的向三角形平面内的各个方向发射大量速率相等的同种离子，离子质量为m、电荷量为q。若有离子刚好从b点沿ab方向射出，则能够从bc边射出的离子在磁场中经过的区域面积为（）A．πL232C．3πL232【答案】B【详解】刚好从b点沿ab方向射出的离子的运动轨迹如图（a）所示，其圆周半径R=L4，恰好能从bc边射出的离子的轨迹如图（b）所示，与ac边相切于A点，将该轨迹绕着S点逆时针缓慢旋转，可得到其他从bc边射出的离子的轨迹，该轨迹与bc边的交点即为从bc边射出的出射点，这些轨迹在磁场中经过的区域如图（可知，阴影部分一个半径为R的半圆和一个半径为2R的圆弧构成，过圆心O1作bc边的垂线分别交ac边、bc边于D点，连接O1、A点，由几何知识可得BD=Rsinθ+R联立解得θ=60°，则阴影部分的面积为S=1考向2圆形边界3．（2025·安徽六安·模拟预测）如图所示，半径为R的圆形区域内存在着垂直纸面的匀强磁场，圆心为O，质子和α粒子先后从边界上P点沿半径方向飞入磁场。只考虑洛伦兹力作用，它们在磁场中运动的时间相同，其中α粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为3RA．19 B．16 C．49【答案】B【详解】设磁感应强度垂直纸面向外，大小为B，质子的质量和带电荷量分别为m、q，则α粒子的质量和带电荷量分别为4m、2q，带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期公式为T=所以质子和α粒子在磁场中做圆周运动的周期之比为T设质子和α粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角分别为θp和θα，轨迹半径分别为rp和rα，它们在磁场中运动的时间相等，有θp2π作出两粒子的运动轨迹如图所示由几何关系可知tanθp2=Rrp，sinθα=Rrα−rp由题意知4．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）如图所示，在纸面内的圆形区域内有一个垂直纸面的匀强磁场。一个电子从a点以初速度v0沿水平方向射入磁场，速度方向在纸面内。电子在磁场中运动后由b点射出磁场，b点与a点所在水平线的距离为L，射出速度方向与水平方向夹角为60°。不计电子的重力，电子在磁场中运动的时间为（

A．πL2v0 B．2πL3v0【答案】B【详解】如图所示由题可知，LDG=L，速度偏转角α=60°，由几何关系可得∠GBD=α2电子在磁场中做圆周运动的半径为r=电子在磁场中做圆周运动的路程s=电子在磁场中运动的时间为t=s考向3多解问题5．（2025·山西临汾·二模）（多选）如图所示，匀强磁场垂直于xOy平面（纸面）向外，磁场的右边界与x轴垂直，交x轴于P（L，0）点。其中第Ⅰ象限内的磁感应强度为B₁，第Ⅳ象限内的磁感应强度为B₂，且B₂=2B₁（大小均未知）。一质量为m、电荷量为+q的粒子从原点O以速度v进入第Ⅰ象限的磁场，方向与x轴成30°角，粒子从P点离开磁场区域，不计粒子重力，则第Ⅰ象限的磁感应强度B₁的大小可能是（）A．mv4qL B．mv2qL C．mvqL【答案】CD【详解】根据洛伦兹力提供向心力qvB=mv2r可得r=mvqB则在第Ⅰ象限内运动的半径为r1=mvqB1在第Ⅳ象限内运动的半径为rA，当B1=mvB，当B1=mvC，当B1=mvD，当B1=2mv故选CD。6．（2025·重庆·模拟预测）（多选）如图所示，固定、光滑且边长为L的等边三角形abc，处于与其平面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中（图中未画出）。一比荷为k的粒子从ab边中点O垂直ab边进入磁场，最后恰好能回到O点。该粒子与三角形各边发生碰撞前后速度大小不变、方向相反，粒子所带电荷量始终不变，不计粒子重力。则该粒子的速度大小可能为（）A．kBL2 B．kBL4 C．kBL6【答案】AC【详解】设粒子速度大小为v，据题分析知，粒子在等边三角形内做匀速圆周运动（设半径为R），要使粒子恰好回到O点，需满足（2n+1）R=联立可得v=kBL2（2n+1A．当v=kBL2时，B．当v=kBL4时，C．当v=kBL6时，D．当v=kBL8时，考向4带电粒子在匀强磁场中的动态圆模型7．（2025·湖南·模拟预测）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B，场区足够宽，磁场内有一块足够长平面感光薄板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离L处有一个点状的放射源S，它在纸面内均匀的向各个方向发射比荷相等的带正电的粒子，粒子的速度大小都满足v=BqLA．击中ab板的粒子运动的最长时间为3πmB．击中ab板的粒子运动的最短时间为πmC．ab上被粒子打中的区域的长度为(3D．放射源S发射的粒子中有20%的粒子可以击中ab板【答案】C【详解】A．击中ab板的粒子中运动最长时间，则使粒子竖直向下运动，轨迹圆与ab相切，轨迹圆的弧长为34周长，所用时长tB．击中ab板的粒子运动的最短时间，应使粒子与竖直方向成30°向上运动，轨迹圆的弦长最短，此时粒子在磁场中运动的时间最短，轨迹圆的弧长为16周长，所用时长tC．由牛顿第二定律得qvB=mv2Rab上被粒子打中的区域的长度x=L+(2L)D．沿竖直向上方向和沿竖直向下方向射出的粒子均与屏相切，即射出在S点右侧的粒子可以打在ab平面感光板上，射出方向所占夹角为180°，故各个方向均匀发射的粒子中有50%的粒子可以击中ab故选C。17．（2025·四川成都·模拟预测）（多选）如图所示，竖直平面内一半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一长度为R的线状粒子源位于磁场左侧，磁场区域的直径MN为线状粒子源的垂直平分线，线状粒子源沿平行于直径MN的方向发射质量为m、电荷量为−q(q>0）的带电粒子。所有粒子的速率均为v=qBRA．粒子在磁场中运动的最大位移与最小位移之比为3B．粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之差为πmC．磁场中有粒子经过的区域的面积为1D．粒子动量变化量的最大值与最小值之比为2:1【答案】AC【详解】根据洛伦兹力提供向心力，有qvB=mv2r可得粒子做圆周运动的半径r=mvqB=R粒子运动的周期为T=2πR从A点入射的粒子在磁场中运动的时间最长，其转过的圆心角为θ=2π3根据几何关系可得位移大小为x1=2R从B点入射的粒子在磁场中运动的时间最短，其转过的圆心角为α=π3位移大小为x2=RA．粒子在磁场中运动的最大位移与最小位移之比为3:1B．粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之差为Δt=C．磁场中有粒子经过的区域如图中阴影部分所示，其面积等于扇形ABP的面积，为S=故C正确；

D．粒子动量变化量的最大值与最小值之比为3:1题型三带电粒子在复合场中的运动1．（2025·海南·高考真题，T13，4分）（多选）某粒子分析器的部分电磁场简化模型如图，三维直角坐标系O−xyz所在空间中Ⅰ区域0≤x≤d存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出）和匀强磁场，磁感应强度大小为B1,Ⅱ区域d<x<2d存在沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B2，在x=2d有一足够大的接收屏P，原点O处的粒子源在xOz平面内同时发射带正电的同种粒子甲和乙，甲粒子的速度大小为v0，甲和乙的速度方向与x轴正方向夹角分别为30°和60°，两粒子沿x轴方向速度分量相等。乙粒子以最短时间到达O1（d,A．两粒子不能同时到达接收屏PB．两个区域磁感应强度大小之比BC．乙粒子通过O1点时沿x轴方向速度分量D．甲乙粒子在接收屏P上位置的z坐标之差Δ【答案】BD【详解】BC．两粒子在Ⅰ区域运动过程，两粒子在x轴方向做匀加速直线运动，在yOz平面做匀速圆周运动，根据题意甲粒子和乙粒子在x轴方向的分速度相等，均为v甲粒子在z轴方向的分速度v甲z=v乙粒子以最短时间到达O1（d,d,0），则乙在Ⅰ区域运动的时间为做圆周运动的周期的一半，其半径为根据洛伦兹力提供向心力qB1v乙z=mv乙z2r1联立可得B乙粒子进入Ⅱ区域后，沿z轴负方向做匀速直线运动，在xOy平面做匀速圆周运动，根据题意进乙粒子入Ⅱ区域后恰好到达接收屏并被吸收，则乙粒子在Ⅱ区域做圆周运动的半径为r根据洛伦兹力提供向心力qB2vx=mAD．两粒子在Ⅰ区域运动过程，两粒子在x轴方向的速度分量相同，则在Ⅰ区域运动时间相等，根据T=可知甲粒子在Ⅰ区域也是运动半个周期，即两粒子刚进入Ⅱ区域时z轴坐标均为零，沿z轴负方向做匀速直线运动，在xOy平面做匀速圆周运动的情况也相同，所以运动时间相等，即两粒子能同时到达接收屏P，两粒子在Ⅱ区域的运动时间t2=2πr2vx命题解读新情境：复合场与分区域磁场的结合，题目构建了“匀强电场+匀强磁场（Ⅰ区域）+匀强磁场（Ⅱ区域）”的复合场模型，粒子在不同区域受不同场力作用（洛伦兹力、电场力），需结合运动的分解（x轴匀变速+垂直x轴匀速圆周运动）分析轨迹，突破了单一磁场或电场的常规情景。新考法：多粒子对比与临界条件的综合应用，通过“甲、乙粒子速度分量相等”“乙以最短时间到达某点”等条件，将运动学（时间最短）、动力学（洛伦兹力提供向心力）、几何关系（轨迹半径与坐标的关联）结合，要求考生同时分析两个粒子的运动差异，而非单一粒子的轨迹计算。新角度：空间维度与接收屏位置的关联，引入三维坐标系（z轴磁场、x轴电场），粒子在Ⅱ区域的磁场中做圆周运动的圆心在z轴平面，最终落点与z坐标相关，需从空间几何角度分析轨迹半径对z坐标的影响，考查空间想象能力与物理规律的迁移应用。2．（2025·云南·高考真题，T14，12分）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，x≥0区域存在垂直Oxy平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B1（未知）。第一象限内存在边长为2L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Oxy平面向里，其磁感应强度大小为B2（未知），但满足0<B2<B1。某质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子通过速度选择器后，在Oxy平面内垂直y轴射入x≥0区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON(1)求该粒子通过速度选择器的速率；(2)求B1以及y(3)定义磁屏蔽效率η=B1−B2【答案】(1)UB0d(2)mUqd【详解】（1）由于该粒子在速度选择器中受力平衡，故qE=qv0B0（2）粒子在x≥0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r由洛伦兹力提供给向心力qv0B1=mv02当B2根据洛伦兹力提供向心力qv0B1=mv02r3可得（3）若在Q处检测到该粒子，如图由几何关系可知r22=(2L)2+(r2−L)2解得r2命题解读新情境：磁屏蔽技术的物理建模，以“磁屏蔽区域”为背景，设置“外部磁场+屏蔽区域磁场”的分区域磁场模型，且屏蔽前后磁场方向相同但大小不同，将实际技术问题转化为物理问题，体现“从生活走向物理”的命题理念。新考法：多过程运动的衔接与几何约束，粒子运动分为“速度选择器→外部磁场偏转→屏蔽区域偏转”三个阶段，每个阶段通过“垂直射入”“垂直射出”等几何约束关联（如从ON中点垂直射入屏蔽区），要求考生通过几何关系推导轨迹半径，再结合洛伦兹力公式联立求解，强调过程分析与几何思维的结合。新角度：引入“磁屏蔽效率”的新物理量，要求考生基于前两问的结果推导该效率，考查信息提取能力与物理公式的灵活变形，体现对“新定义问题”的考查趋势。知识1带电粒子在组合场中的运动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：用规律二、常见的两类组合场问题1.先电场后磁场①先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动。如图甲、乙所示，在电场中利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度。②先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动。如图丙、丁所示，在电场中利用平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度。2.先磁场后电场对于粒子从磁场进入电场的运动，常见的有两种情况：①进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反，如图甲所示，粒子在电场中做加速或减速运动，用动能定理或运动学公式列式。②进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直，如图乙所示，粒子在电场中做类平抛运动，用平抛运动知识分析。知识2带电粒子（带电体）在叠加场中的运动1.洛伦兹力与重力共存2.静电力与洛伦兹力共存3.静电力、重力与洛伦兹力共存4.带电粒子在叠加场中运动的解题思路考向1带电粒子在组合场中的运动1．（2025·贵州贵阳·模拟预测）如图，平行于y轴的MN是平面直角坐标系Oxy第四象限内的分界线，第一象限和第四象限内MN的右侧均存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。MN与y轴负半轴之间存在沿x轴负方向的匀强电场I，第三象限存在方向平行纸面的匀强电场II（图中未画出）。一质量为m的带正电的粒子从y轴上的S点以速度v沿纸面进入磁场，v与y轴正方向的夹角为30°。粒子经磁场偏转后垂直MN进入电场I，从y轴上的P点以2v的速度进入电场II，最终从x轴上的Q点以与x轴正方向成60°角的速度离开电场II，并沿直线回到S点。已知OS=3L，OP=L，不计粒子的重力。求(1)粒子的电荷量；(2)第四象限中电场I的电场强度大小；(3)粒子从P点运动到Q点的时间。【答案】(1)3mv8BL(2)3Bv【详解】（1）设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则由几何关系可得：R由qvB=mv2（2）粒子从MN边界进入第四象限的电场做匀加速直线运动至P点，设其运动的位移为SOM，根据动能定理有qESOM=1（3）以PQ方向和垂直于PQ方向建立坐标系，则在PQ方向，粒子做匀减速直线运动，且初速度为v1，末速度为0。根据运动学规律有v1=2vcos30°解得t=42．（2025·河北·一模）利用电、磁场来控制和改变带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示，水平线AB与竖直线CD交于O点，将空间分成四个区域。在竖直线CD的左边存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，在竖直线CD的右边存在沿水平向左的匀强电场。某时刻一个带正电粒子从水平线AB上的a点以初速度v0水平向左射出，带电粒子第一次到达竖直线CD上时，速度方向与竖直向上方向成45∘角，之后带电粒子在电场中运动，并垂直通过水平线AB上的b点。已知O、a两点之间的距离为L(1)带电粒子的电荷量和质量的比值；(2)竖直线CD的右边匀强电场的电场强度大小；(3)带电粒子从a点出发到第一次回到a点的时间。【答案】(1)2v02BL(2)【详解】（1）根据题意，作出正电荷的部分运动轨迹如图所示设正电荷在磁场中运动的轨道半径为r，由图可得rcos45°=L解得r=2L（2）设正电荷第一次经过y轴的位置到O点的距离为y1，到达b点时的速度大小为vb，结合类平抛运动规律，有vb=v0cos45°设正