2026年高考物理终极冲刺：抢分秘籍10 磁场（四大题型）原卷版

1/17秘籍10磁场秘籍导览秘籍导览【解密高考】【秘籍特训】【解密一】磁场及其对电流的作用【解密二】带电粒子在有界磁场中的运动【解密三】带电粒子在组合场中的运动【解密四】带电粒子在叠加场中的运动（押题型）解密高考解密高考：2026年高考中大概率选择题以磁感应强度的叠加、安培力的计算、带电粒子在有界磁场中运动的临界和多解性问题进行考查。2026年高考中解答题大概率以带电粒子在复合场中的运动仍是命题重点，注重配速法解决带电粒子在叠加场中运动问题。：选择题常考查电流的磁效应、磁感应强度的叠加、安培力的计算、带电粒子在有界磁场中的运动。特别注重带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的作图训练，培养数形结合能力，运用动态放缩圆、定点旋转圆、平移圆，圆对称等几何知识解决带电粒子在有界磁场中的临界和多解性问题；解答题则考查带电粒子在叠加场（组合场）中的运动，考查学生对带电粒子运动的受力和过程分析，搞清带电粒子是否考虑重力、是电场偏转还是磁偏转，然后选择合适的分段求解。秘籍特训秘籍特训【解密一】磁场及其对电流的作用秘籍解读秘籍解读1.应用公式F＝IlBsinθ计算安培力时的注意事项(1)当B与I垂直时，F最大，F＝IlB；当磁感应强度B的方向与电流I的方向的夹角为θ时，F＝IlBsinθ；当B与I平行时，F＝0。(2)l是有效长度弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点线段的长度(如图所示)；相应的电流沿l由始端流向末端。推论：垂直磁场的闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。2．安培力做功的特点和实质(1)特点：安培力做功可能与路径有关，这一点与静电力不同。(2)实质：安培力做正功时，将电源的能量转化为导体的机械能；安培力做负功时，将机械能转化为电能(电磁感应)。秘籍应用秘籍应用【例1】（2026·湖北黄石·二模）欧姆当年研究电流跟电阻和电压的关系时，还没有现在的磁电式电流计，他巧妙设计了如图的装置来测量电流：用一根细丝将磁针悬挂在导线上方，调整装置使磁针与导线平行，当导线通电时磁针发生偏转。下列说法错误的是（）A．根据偏转方向可以判断电流方向 B．导线电流越大，磁针偏转角度越大C．磁针离导线越近，灵敏度越高 D．磁针偏转的角度与电流大小成正比【例2】（2026·海南海口·二模）如图所示，分界线上下磁场的磁感应强度大小均为，半径为的圆形线圈直径与磁场分界线重合，若线圈中通以顺时针的电流，则整个圆形线圈受到的安培力（）A．方向为竖直向下 B．大小为0C．大小为 D．大小为【例3】（2026·浙江宁波·二模）磁阱常用来约束带电粒子的运动。如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过平面，1、2、3、4直导线与平面的交点成边长为的正方形且关于轴和轴对称，各导线中电流方向已标出，已知无限长通电直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比，题中带电粒子重力不计，下列说法正确的是（）A．导线2、4连线上各点的磁感应强度均为0B．从点处平行导线入射的带电粒子做匀速直线运动C．轴上虚线框内各点磁感应强度相同D．沿着轴正方向入射的粒子在坐标平面内做匀速圆周运动【跟踪训练1】（多选）（2026·贵州黔东南·一模）如图所示，两平行光滑金属轨道固定在倾角为的绝缘斜面上，间距为，上端接有电动势为、内阻为的电源，置于某一匀强磁场中。现将一质量为、电阻为、长度略大于的金属杆垂直轨道放置，金属棒恰能静止。不计金属轨道的电阻，重力加速度为。则下列关于磁场的方向、大小的叙述中，正确的是（）A．磁场的方向可能与导轨平面平行B．磁感应强度大小可能为C．磁感应强度的最小值为D．磁感应强度的最小值【跟踪训练2】（2026·江苏南京·一模）“福建舰”是我国第一艘电磁弹射型航空母舰。某实验室模拟电磁弹射原理如图所示，两根足够长光滑导轨固定在水平面上，匀强磁场垂直于导轨平面，开关左接充电储能，开关右接导体棒沿轨道向右弹射，已知金属棒质量为，接入电路的电阻为，导轨间距为，电容器电容为，磁感应强度为，电源输出电压为，不计导轨电阻和空气阻力。求：(1)充电完毕后电容器的上极板带电性质和电荷量；(2)金属棒刚开始运动时的加速度大小。【跟踪训练3】（2026·浙江宁波·二模）如图甲所示为电流天平，其右臂通过轻杆连接着质量为的矩形线圈，匝数为，总电阻，线圈的水平边长为，下边处于垂直线圈平面向里的匀强磁场（可调）内。（g取）(1)未通电时天平已调平，若，在左盘放置0.04kg物体后，线圈中通过多大的电流可使天平再次平衡，并说明所通电流方向为顺时针还是逆时针。(2)未通电时天平已调平，调节后保持不变，当线圈中通过0.1A的逆时针方向电流时，右盘砝码调整为0.03kg能使天平平衡，若仅使电流反向，则右盘砝码调整为0.01kg能使天平平衡，求此过程中的大小；(3)如图乙所示，保持同（2）不变，线圈无外接电流，在其上部另加一垂直纸面向外宽度为的匀强磁场已知，求当天平平衡时，左、右盘砝码的质量差与时间的关系式。【解密二】带电粒子在有界磁场中的运动秘籍解读秘籍解读1．解题关键——确定轨迹圆心求解带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题，首先应画出轨迹圆示意图，找出轨迹圆心。确定轨迹圆心的3个依据：(1)圆心一定在垂直于速度的直线上；(2)圆心一定在弦的中垂线上；(3)圆心与轨迹圆上任一点的距离一定等于轨迹半径。常见情境：a．如图甲，若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心。b．如图乙，若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，弦的中垂线与速度垂线的交点即为圆心。c．如图丙，若已知粒子轨迹上某点速度方向，又能根据r＝eq\f(mv,qB)计算出轨迹半径r，则在该点沿洛伦兹力方向距离为r的位置为圆心。3．轨迹半径的计算方法一(由动力学关系求)：由于qvB＝eq\f(mv2,r)，所以轨迹半径r＝eq\f(mv,qB)；方法二(由几何关系求)：作辅助线构造出与轨迹半径相关的三角形(通常是直角三角形)，根据勾股定理、三角函数求解，或根据正弦定理、余弦定理求解。例如：如图所示，R＝eq\f(L,sinθ)，或由R2＝L2＋(R－d)2求得R。4．运动时间的计算方法一(由运动圆弧所对的圆心角α、圆周运动的周期T求)：t＝eq\f(α,2π)·T；方法二(由运动的弧长s、线速度v求)：t＝eq\f(s,v)。秘籍应用秘籍应用【例1】（2026·山西临汾·一模）如图所示，仅在圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。P是圆外一点，。一质量为m、电荷量为的粒子从P点在纸面内垂直于OP射出。已知粒子运动轨迹恰好经过圆心O，不计粒子的重力。粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间为（）A． B． C． D．【例2】（2026·贵州贵阳·一模）如图，在纸面内的边长为a的正方形区域内存在磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。在该区域中心处有一粒子发射源，可朝纸面内任意方向发射大量粒子。已知这些粒子的质量均为m、电荷量均为且速度大小均相同，不计粒子所受重力和粒子间相互作用，为使正方形磁场区域边界上任意一点都有粒子射出，则这些粒子速度大小至少为（）A． B． C． D．【例3】（2026·云南昆明·二模）在同一平面内，三个半径均为的圆形区域内分别存在垂直于该平面的匀强磁场，Ⅱ、Ⅲ区域内的磁感应强度大小均为，、、为圆形区域的切点，如图所示。Ⅰ区域的圆心为，其边界上点有一粒子源，能沿方向发射大量比荷不同、速度均为的带电粒子。某粒子恰好能依次经过、、点后返回点。不计粒子重力及粒子间的相互作用，已知。下列说法正确的是（）A．Ⅰ、Ⅱ区域的磁场方向相同B．该粒子通过Ⅰ、Ⅱ区域时运动轨迹的半径之比为C．该粒子的比荷为D．该粒子从射出到返回点的时间为【跟踪训练1】（多选）（2026·贵州贵阳·一模）如图所示，在坐标系第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。在点有一粒子源，点坐标为。打开粒子源发射装置，能够沿纸面以相同的速率向各个方向均匀发射带正电的粒子，粒子质量为，电荷量为，速率。不计粒子重力及粒子间的相互作用力，点坐标为，则下列说法正确的是（）A．从轴射出磁场的粒子数占总粒子数的B．从之间射出磁场的粒子数占总粒子数的C．到达轴的粒子在磁场中运动的最短时间为D．打在轴的长度为【跟踪训练2】（多选）（2026·山东枣庄·二模）如图所示，xOy坐标平面内，以点为圆心的两个圆，半径分为和。小圆区域I内的匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度大小为，环形区域II内的匀强磁场垂直于纸面向外。一质量为、电量为的带正电粒子从点沿轴负方向出发，由点首次进入区域II且恰好不能从其外边界射出，不计粒子的重力。下列说法正确的是（）A．粒子运动的速度大小为B．区域I、II内的磁感应强度大小之比为C．粒子从点出发到第一次返回区域I的过程中，速度方向改变了D．粒子返回点的最短时间为【跟踪训练3】（多选）（2026·河南南阳·模拟预测）如图所示，匀强磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小为，是半径为L的圆弧，圆心为O，CD与OC共线，，且，一束质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内从A点沿AO以不同的速率射入磁场，打在ACDE上即被吸收。不计粒子重力及粒子之间的相互作用，打在AC上粒子的最短运动时间为，打在CDE上粒子的最长运动时间为，则下列说法正确的是（）A．B．C．打在C点和E点的粒子在磁场中的运动时间不相等D．在磁场中运动时间相等的该粒子可能有3个不同速度【解密三】带电粒子在组合场中的运动秘籍解读秘籍解读带电粒子在组合场中运动的处理方法(1)解决带电粒子在组合场中运动问题的思路(2)常用物理规律①带电粒子经过电场区域时利用动能定理或类平抛的知识等分析；②带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理。(3)解题关键：从一种场进入另一种场时衔接速度不变。秘籍应用秘籍应用【例1】（多选）（2026·山东菏泽·一模）医用质子治疗仪利用回旋加速器产生高能质子束轰击肿瘤细胞。为缩小设备体积，科研人员采用紧凑型超导回旋加速器。其核心结构如图所示：D形盒半径，磁感应强度，两D形盒间隙，加速电压。质子质量，电荷量，忽略相对论效应及狭缝中的运动时间。已知运行中磁场发生缓慢线性衰减，变化规律为，衰减系数。若高频电源的频率始终实时调整为该时刻质子回旋频率，以保证质子每次经过狭缝均恰好加速，忽略粒子在磁场中运动时磁场的变化。下列说法正确的是（）A．质子最终可获得的最大动能约为B．质子从静止加速到最大能量需要被加速约2000次C．当磁场随时间衰减时，高频电源频率随时间变化的关系式为D．在磁场衰减的情况下，质子从静止加速到最大能量所需时间内，磁感应强度衰减了约0.01T【例2】（多选）（2026·广东中山·一模）图甲是粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图，粒子源释放出的经电离后的碳与碳原子核（初速度不计），经直线加速器加速后由中缝进入通道，该通道的上下表面是内半径为、外半径为的半圆环，磁感应强度为的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为时，原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，下列说法正确的有（）A．在图乙中，磁场的方向是垂直于纸面向外B．若原子核和原子核均能击中照相底片，原子核在磁场中的运动时间一定比在磁场中的运动时间小C．加速电压为时，原子核所击中的位置比原子核更远离圆心D．当加速电压时，原子核全部打在外圆环上【例3】（2026·广东深圳·一模）离子注入是现代半导体芯片制造中的工艺，如下图所示是工作原理示意图。磁分析器截面是内外半径分别为r和3r的四分之一圆环，内有方向垂直纸面向外的匀强磁场。离子源中的电子轰击气体，使其电离，得到离子，质量分别为11m、49m，电荷量均为e。初速度可忽略不计的离子飘入加速电场，经加速后由ab边中点水平向右垂直ab进入磁分析器。已知离子由cd边中点N射出后，竖直向下注入下方水平面内的晶圆。加速电压为U，整个系统置于真空中，不计离子间作用和离子重力。(1)进入磁分析器时，的速度大小之比；(2)离子注入的目标是将注入晶圆，试通过计算分析是否经过cd边被掺杂进了晶圆内。【跟踪训练1】（2026·广西·模拟预测）电子束晶圆检测系统利用电子束轰击芯片的特定区域，生成图像，将图像与数据库对比，可以识别缺陷。如图所示为该检测系统的原理简化图，圆形晶圆位于平面上，其圆心在轴上，平面ADFC平行于xoz平面。电子枪连续发出初速度不计的电子，经的电压加速后，从MN的中点平行于轴进入边长为的正方形磁偏转区OPMN，该区域存在沿轴负方向的匀强磁场，然后从点进入长方体控制区，控制区的长度，控制区同时存在沿轴负方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度，电场强度。电子的比荷取，不计电子重力。求：(1)电子在点的速度大小；(2)磁偏转区的磁感应强度；(3)电子打在晶圆上的位置坐标。【跟踪训练2】（2026·河北衡水·模拟预测）如图所示，在xOy平面内，有一宽度为b的粒子源持续不断地沿x轴正方向发射速率均为v0的正粒子，在粒子源的右侧，有一个半径为R的圆形匀强磁场，匀强磁场的方向垂直于xOy平面向外，磁感应强度大小为B1＝B，粒子源最低点与磁场圆心O1等高，其中正对圆形磁场圆心O1射入磁场的粒子经磁场偏转后恰沿y轴的负方向从O点射出。x轴下方有一与其平行的直线区域AC，AC与x轴相距为d，x轴与直线AC间区域分布有平行于y轴负方向的匀强电场，电场强度大小，已知，不计粒子的重力，忽略粒子间相互作用和各场的边缘效应。求：(1)粒子的比荷；(2)粒子流从O点射出时与y轴负方向的夹角θ的范围；(3)粒子离开匀强电场时速度的大小以及与AC夹角的最小值β的余弦值。【跟踪训练3】（2026·广东东莞·一模）纳米技术需精确控制带电团簇（由数个原子构成）的运动轨迹。如图所示为一种模拟团簇离子束在复合场中运动的装置。在垂直于纸面的空间里，上部是由电势差为U、间距为d的两平行板产生的匀强电场，下极板正中间开有一小孔P；中部为磁感应强度大小均为B、方向如图的三个矩形匀强磁场区域；下部存在电场方向竖直向上、电场强度大小为的匀强电场。现有带电量为、质量为m、初速度为的团簇1紧贴上极板的左侧边界处水平射入，同时另一质量和初速度大小与团簇1相同但不带电的团簇2紧贴下极板的右侧边界处水平射入，在小孔P处碰撞，碰撞时间极短并粘在一起成为团簇3。团簇3从P点竖直向下进入磁场，运动轨迹在区域Ⅰ右上是圆弧，右侧区域Ⅱ是半圆，区域Ⅰ右下是圆弧，进入下部电场后能返回磁场，最终团簇3在电磁场中做周期性振荡，不计团簇重力。(1)求上部电场的极板长度L；(2)求磁场中间区域Ⅰ的宽度D；(3)团簇3在电磁场中的振荡周期T。【跟踪训练4】（2026·重庆渝中·模拟预测）如图甲所示，在xOy平面内存在平行于x轴的电场和垂直于xOy平面的磁场，电场强度（以沿x轴正方向为正）和磁感应强度（以垂直于xOy平面向里为正）随时间的变化规律如图乙所示，电场和磁场交替出现，电场强度大小为上次出现时的一半，方向与上次相反，每次出现的磁感应强度大小方向均不变。在坐标原点放置一粒子源，可连续均匀释放质量为m、电荷量为q（q>0）、初速度为零的粒子，不计粒子重力及粒子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求:(1)零时刻释放的粒子，从释放到再次经过y轴过程中，电场力对粒子所做的功；(2)时刻释放的粒子，首次离开轴后，再次经过x轴正半轴的横坐标值；(3)在处垂直于x轴放置一足够大的粒子接收屏，在0∼时间内释放的粒子中，不会被接收的粒子所占百分比η。【解密四】带电粒子在组合场中的运动秘籍解读秘籍解读带电粒子在叠加场中运动问题的一般分析方法秘籍应用秘籍应用【例1】（2026·云南·模拟预测）某智能手环的磁传感器内置霍尔元件（用于将磁场信号转换为电信号），其结构可简化为长方体：元件宽度为，厚度为，匀强磁场垂直元件工作面向下，磁感应强度为，元件内通入图示方向的电流。稳定后，元件左右两侧面M、N间的电势差为。已知元件中自由移动的电荷带负电，电荷量为，单位体积内自由电荷数为。下列说法正确的是（）A．侧面的电势高于侧面的电势B．自由电荷受到的电场力为C．M、N两侧面电势差与磁感应强度的关系为D．元件中自由电荷由负电荷变为正电荷，M、N两侧的电势高低不会发生变化【例2】（2026·辽宁·模拟预测）如图所示，竖直平面内表面粗糙的足够长的细杆倾斜放置，上面套有一带正电的小圆环，空间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，其中电场方向与细杆平行且向上，磁场垂直纸面向外。在圆环以一定初速度沿杆向下运动直至稳定的过程中，圆环的速度随时间的变化情况不可能的是（）A． B． C． D．【例3】（多选）（2026·广东·模拟预测）电磁流量计是工业中测量液体流量的常用设备，其原理如图所示。矩形测量管内有垂直于管前后表面磁感应强度为B的匀强磁场，当含有大量自由电荷的液体从左向右流经测量管时，自由电荷在洛伦兹力作用下偏转，使管壁上下两表面产生电势差，电势差最终达到稳定值。已知测量管的边长分别是a、b、c，管壁上下两表面间的电压为U，液体密度为，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A．上表面电势比下表面电势低，稳定时管内匀强电场方向竖直向上B．液体的流速大小为C．液体的流量为D．若只增大磁场磁感应强度，管壁上下两表面的电势差将减小【跟踪训练1】（2026·湖南永州·二模）如图所示，在xOy直角坐标系第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E（未知）。第一象限内分界线OP与x轴夹角为，OP以上的区域I中存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B（未知），OP以下的区域Ⅱ中存在大小为2E（未知）、方向竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小也为B（未知）。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从（，0）点以初速度沿y轴正向进入第二象限，由（0，）点进入第一象限，后经Q点垂直穿过分界线OP进入区域Ⅱ中，不计空气阻力、粒子重力及电磁场的边界效应。求：(1)第二象限内电场强度E的大小；(2)区域Ⅰ中磁场的磁感应强度B的大小；(3)粒子在区域Ⅱ中运动时，粒子从Q点到第一次运动到最低点的过程中的水平位移大小。【跟踪训练2】（2026·陕西·二模）磁控管是微波炉的核心部件，工作原理是通过电子在电场和磁场中的运动，将电能转化为微波能量的装置，利用产生的微波加热食物。其内部部分区域的电场和磁场的分布如图所示。xOy平面内存在竖直向上的匀强电场和垂直坐标平面向外的匀