高考物理复习专练：磁场对运动电荷的作用（附解析）

磁场对运动电荷的作用

（选择题1~7题每小题5分,8〜10题每小题6分洪53分）

D基础达标练［

1.（2024湖北黄石三模）宇宙射线中的高能粒子在高速射向地球表面时，大部分在

地磁场的作用下被牵引着与地球擦肩而过，只有地球两极附近的磁场防护力较弱,

高能射线可以进入大气层引发大气电离进而产生绚丽的极光。关于这一现象下

列说法正确的是（）

A.高能射线可在两极附近抵近地球是因为地球两极附近地磁场较弱一些

B.射向赤道上方的带正电的高能粒子可以被地磁场牵引向地磁北极方向偏移

C.高能粒子射向地球附近时主要是向东西方向偏移

D.射线里的电磁波受地磁场牵引引发极光现象

2.（2024四川眉山二模）金属原子由带正电的原子核和核外带负电电子组成，金属

导线中通有水平向右的电流/,在导线的下方某处水平向右射入电子A,如图所

示。下列说法正确的是（）

㊀一。

A

A.电子A在金属原子核的作用下向上偏转

B.电子A在金属原子核外电子的作用下向下偏转

C.电子A在洛伦兹力的作用下向上偏转

D.电子A在洛伦兹力的作用下向下偏转

3.（2024北京海淀三模）云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示通过它的

带电粒子径迹的装置。如图为一张云室中拍摄的照片。云室中加了垂直于纸面

向外的磁场。图中b、c、d、e是从。点发出的一些正电子或负电子的径

迹。有关这些径迹以下判断正确的是（）

O

h]

A.d、e都是正电子的径迹

Ba径迹对应的粒子动量最大

C.b径迹对应的粒子动能最大

D.a径迹对应的粒子运动时间最长

4.有两个匀强磁场区域/和〃，/中的磁感应强度是〃中的k倍,两个速率相同的

电子分别在两磁场区域做匀速圆周运动，与/中运动的电子相比，〃中的电子

（）

A.运动轨迹的半径是/中的［

B.加速度的大小是/中的左倍

C.做匀速圆周运动的周期是/中的4倍

D.做匀速圆周运动的角速度与/中的相等

5.如图所示，真空中竖直放置一根通电长直金属导线MN,电流方向向上。A8是一

根水平放置的内壁光滑绝缘管，端点A、8分别在以MN为轴心、半径为R的圆

柱面上。现使一个小球自A端以速度如射入A3管,小球半径略小于绝缘管当径

且带正电，小球重力忽略不计，小球向B运动过程中，下列说法正确的是（）

A.小球的速率始终不变

B.洛伦兹力对小球先做正功，后做负功

C.小球受到的洛伦兹力始终为零

D.管壁对小球的弹力方向先竖直向下，后竖直向上

6.等边三角形的三个顶点上垂直纸面放置3根长直导线，导线中通以大小相同的

电流，电流方向如图所示，一束带正电的粒子垂直纸面向里射入三角形中心，关于

粒子束所受洛伦兹力方向，下列示意图正确的是（）

IA1fBl

7.（多选）（2023广东佛山模拟）如图所示，在正方体。4、75'、B'B、BC、CC\

六条棱上通有等大电流,0点为正方体的中心。在O点以速度vo沿垂直B'C,

方向发射一不计重力的质子，其运动轨迹在不同坐标平面的投影中,可能正确的是

)

X

[B]

O

D]

啜力提升练f

8.（2024安徽马鞍山三模）如图所示,匀强磁场范围足够大且方向垂直纸面向里，在

纸面内有P、M、N三点,PM间的距离为L,PA/连线与MN间的夹角为30°。从

P点平行于MN向左发射速率为⑶的带正电粒子，恰好经过M、N,粒子质量为〃i,

电荷量为名不计粒子重力，则（)

A.磁感应强度的大小为甯

B.MN间距离为年

C.粒子从P运动到N的时间为袈

3vo

D.粒子运动过程乜距MN的最大距离为当

9.（多选）（2024河南开着三模）洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如图甲、图

乙所示。电子束从电子枪向右水平射出,使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电

子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变

磁感应强度。某次实验,观察到电子束打在图乙中的P点，下列说法正确的是

)

玻］

璃、

泡

励磁力一一一

线圈励磁电流

一调节腼

加速极电压调节旋钮

A.两个励磁线圈中的电流均为顺时针方向

B.当加大励磁线圈电流时，电子可能出现完整的圆形轨迹

C.当加大加速极电压时，电子打在玻璃泡上的位置将下移

D.在出现完整轨迹后，减小加速极电压,电子在磁场中圆周运动的周期变小

10.（多选）如图所示,一单边有界匀强磁场的边界上有一粒子源，以与水平方向成〃

角的不同速率向磁场中射入两个相同的粒子1和2,粒子1经磁场偏转后从边界

上A点射出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上B点射出磁场,04=48,则（）

B

A.粒子1与粒子2的速率N比为1；2

B.粒子1与粒子2的速率之比为1；4

C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1；1

D.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1：2

［素养拔高练f

11.(7分)(2024天津河西三模)一种圆柱形粒子探测装置的横截面如图所示，内圆

区域内有垂直纸面向重的匀强磁场，外圆是探测器力。和PW分别为内圆的两条

相互垂直的直径，两个粒子先后从P点沿径向射入磁场。粒子1经磁场偏转后打

在探测器上的Q点，粒子2经磁场偏转后从磁场边界C点离开，最后打在探测器

上的N点,PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，粒子2在磁场中运动的时间为

t.装置内部为真空状态，忽略粒子所受重力及粒子间相互作用力。

⑴求粒子1的电性和在尸点受力的方向。

(2)若两粒子的入射速率相等，比较粒子1与粒子2的比荷大小。

(3)改变粒子2入射方向，速率变为原来的竽倍,则粒子2在磁场中运动的最长时

间为多少？

参考答案

1.C【解析】两极处为地磁场的磁极，磁感应强度较强，高能射线可在两极附近

抵近地球是因为磁极附近磁场方向主要沿竖直方向,与射向地球的高能粒子速度

方向垂直的分量较小，故A错误;赤道附近的地磁场方向主要是平行于地面由南

向北，根据左手定则可以确定高能粒子会在磁场力的作用下向东西方向偏转，具体

偏转方向取决于高能粒子的电性，故B错误,C正确;电磁波受到地磁场作用不会

引起极光现象，故D错误。

2.D【解析】由安培定则可知，在电子处电流磁场方向垂直于纸面向里，电子由

左向右运动，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力竖直向下,则电子束向下偏转，

故选Do

3.D【解析】带电粒子在垂直于纸面向外的磁场中运动，根据左手定则可知

〃、〃、「都是正电子的径迹/、。都是负电子的径迹,A错误;带电粒子在磁场中

运动,洛伦兹力提供向心力，有q浊二〃解得/?=彳，由图可知a径迹对应的粒子

KQD

的运动半径最小,a径迹对应的粒子的速度最小，根据p-tnv可知〃径迹对应的粒

子动量最小,B错误;根据Ekv2可知Ek"<Ek/,<Eg即/）径迹对应的粒子动能不

是最大的,C错误;带电法子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力，有

仍为二〃《1=等，则丁二等.所以〃=7;产£=7；尸7；,粒子在磁场中的运动时间

七旨7；其中a为粒子在磁场中的偏转角度，由图可知。径迹对应的偏转角度最大，

27T

则Q径迹对应的粒子运动时间最长.D正确。

4.C【解析】设电子的质量为外速率为匕电荷量为则由牛顿第二定律得

”，8二畔1二辿，解得R岑,丁=缥，所以*=k，M=k，根据〃二丝可知%=

KVCbCDAJ/JTilKQ]

:，处=：,所以选项c正确,A、R、D错误。

K3]K

5.A【解析】如图为俯视图，根据右手螺旋定则，磁感线如图所示，小球在磁场

中受到洛伦兹力和弹力作用，洛伦兹力和弹力不做功，小球速率不变,B错误,A正

确。当小球运动到AB中点时，磁感线的切线方向与小球速度方向平行，小球所受

洛伦兹力为零;小球自A点到AB中点，所受洛伦兹力竖直向下，绝缘管壁对小球的

弹力竖直向上;小球从AB中点至B点,所受洛伦兹力竖直向上，绝缘管壁对小球的

弹力竖直向下,C、D错误。

6.A【解析】带正电的粒子束可以等效为垂直纸.面向内的电流,根据同向电流

相吸,异向电流相斥，可以判断粒子受力方向向下,A正确,B、C、D错误。

7.AD【解析】因直导线O7T和8c产生的合磁场方向在过。点沿垂直BC

方向斜向右上方，而另外四条直导线所产生的磁场方向也是斜向右上方，若在0

点以速度vo沿垂直3'C’方向发射一不计重力的质子，可知质子斜向上做匀速克线

运动，则轨迹在面的投影为A所示,在)，Cz方向的投影为D所示0故选

ADo

8.D【解析】根据题意作出轨迹如图所示，根据几何关系，可知N

POM=2x3()°=60°,则轨道半径由于洛伦兹力提供向心力，则有竽,

解得B二华，故A错误;根据几何关系,MN间距离为xw/v=2£cos30°二百心,故B

错误;粒子从P运动到N对应的圆心角。=360°-60°二300,,粒子运动周期

丁二辿，则经历时间为解得右手，故C错误;根据枕迹图像可知,当粒子

VgJOUoVo

运动至与P点关于圆心对称位置时，距MN的距离最大xmax=2R-Lsin30°二芋故

D正确。

9.BC【解析】电子束打在图乙中的尸点，根据左手定则可判断磁场方向向夕卜,

由右手螺旋定则可知两个励磁线圈中的电流均为逆时针方向，故A错误;根据

/3二”一可得电子轨迹半径小笠，当加大励磁线图电流时,5增大，则r减小，所以

VC]t>

当加大励磁线圈电流时,电子可能出现完整的圆形轨迹，故B正确;由动能定理有

qU』，,又『嘴，可知当加大加速极电压时,U增大)增大J增大，所以电子打在

玻璃泡上的位置将下移,C正确;在出现完整轨迹后，减小加速极电压,U减小,1，减

小”•减小，电子仍做完整的圆周运动，有7=萼，知电子在磁场中做圆周运动的周

期恒定，故D错误。

10.AC【解析】粒子1进入磁场时速度的垂线与0A的垂直平分线的交点为

粒子1在磁场中做圆周运动的圆心，同理，粒子2进入磁场时速度的垂线与。8的

垂直平分线的交点为粒子2在磁场中做圆周运动的圆心，由几何关系可知,两个粒

子在磁场中做圆周运动的半径之比为门.•以二1；2,由片黑可知，粒子1与粒子2

的速率之比为1；2,故A正确,B错误;由于粒子在磁场中做圆周运动的周期均为