2021年高考物理专题考点最新模拟题精练专题31 带电粒子在磁场中的运动(原卷版)

2015—2020年六年高考物理分类解析

专题31、带电粒子在磁场中的运动

一．2020年高考题

1．（12分）（2020高考全国理综II ）

如图，在0≤x ≤h ，y -∞<<+∞区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B 的大小可调，方向不变。一质量为m ，电荷量为q （q >0）的粒子以速度v 0从磁场区域左侧沿x 轴进入磁场，不计重力。

（1）若粒子经磁场偏转后穿过y 轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值B m ；

（2）如果磁感应强度大小为m 2

B ，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向与x 轴正方向的夹角及该点到x 轴的距离。

2.(10分) （2020高考北京卷）

如图甲所示，真空中有一长直细金属导线MN ，与导线同轴放置一半径为R 的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为m ，电荷量为e 。不考虑出射电子间的相互作用。

(1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度：

a.在柱面和导线之间，只加恒定电压；

b.在柱面内，只加与MN 平行的匀强磁场。

当电压为U 0或磁感应强度为0B 时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度0v 。

(2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为a 、长度为b 的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为I ，电子流对该金属片的压强为p 。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。

3.（16分）（2020高考江苏物理）空间存在两个垂直于Oxy 平面的匀强磁场，y 轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为02B 、03B .。甲、乙两种比荷不同的粒子同时从原点O 沿x 轴正向射入磁场，速度均为v .甲第1次、第2次经过y 轴的位置分别为P 、Q ，其轨迹如图所示.。甲经过Q 时，乙也恰好同时经过该点.，已知甲的质量为m ，电荷量为q .不考虑粒子间的相互作用和重力影响.求：

（1）Q 到O 的距离d ；

（2）甲两次经过P 点的时间间隔t ∆；

（3）乙的比荷q m

'

'可能的最小值.。 二．2019年高考题

1.（16分）（2019高考江苏卷物理16）如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B ．磁场中的水平绝缘薄板与磁场的左、右边界分别垂直相交于M 、N ，MN =L ，粒子打到板上时会被反弹（碰撞时间极短），反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反．质量为m 、电荷量为-q 的粒子速度一定，可以从左边界的不同位置水平射入磁场，在磁场中做圆周运动的半径为d ，且d

（1）求粒子运动速度的大小v ；

（2）欲使粒子从磁场右边界射出，求入射点到M 的最大距离d m ；

（3）从P 点射入的粒子最终从Q 点射出磁场，PM =d ，QN =2d

，求粒子从P 到Q 的运动时间t ．

2. （2019全国理综I 卷24）（12分）如图，在直角三角形OPN 区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U 加速后，沿平行于x 辅的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP 边上某点以垂直于x 轴的方向射出。已知O 点为坐标原点，N 点在y 轴上，OP 与x 轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d ，不计重力。求 （1）带电粒子的比荷；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间。

三．2018年高考题

1.. （2018海南高考物理）(10分)如图，圆心为O 、半径为r 的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B 。P 是圆外一点，OP=3r 。一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子从P 点在纸面内垂直于OP 射出。己知粒子运动轨迹经过圆心O ，不计重力。求

(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径；

(2)粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间。

2.（2018江苏高考物理）如图所示，真空中四个相同的矩形匀强磁场区域，高为4d ，宽为d ，中间两个磁

场区域间隔为2d ，中轴线与磁场区域两侧相交于O 、O ′点，各区域磁感应强度大小相等．某粒子质量为m 、电荷量为+q ，从O 沿轴线射入磁场．当入射速度为v 0时，粒子从O 上方2

d 处射出磁场．取sin53°=0.8，cos53°=0.6．

（1）求磁感应强度大小B ；

（2）入射速度为5v 0时，求粒子从O 运动到O ′的时间t ；

（3）入射速度仍为5v 0，通过沿轴线OO ′平移中间两个磁场（磁场不重叠），可使粒子从O 运动到O ′

的时间增加Δt ，求Δt 的最大值．

四．2017年高考题

1.（2017浙江卷）如图所示,在xOy 平面内，有一电子源持续不断地沿x 正方向每秒发射出N 个速率均为v 的电子，形成宽为2b ，在y 轴方向均匀分布且关于x 轴对称的电子流.电子流沿x 方向射入一个半径为R ，中心位于原点O 的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直xOy 平面向里，电子经过磁场偏转后均从P 点射出，在磁场区域的正下方有一对平行于x 轴的金属平行板K 和A ，其中K 板与P 点的距离为d ，中间开有宽度为l 2且关于y 轴对称的小孔.K 板接地，A 与K 两板间加有正负、大小均可调的电压AK U ，穿过K 板小孔到达A

板的所有电子被收集且导出，从而形成电流.已知l d R b ==

,23，电子质量为m ，电荷量为e ，忽略电子

间相互作用.

（1）求磁感应强度B 的大小；

（2）求电子从P 点射出时与负y 轴方向的夹角θ的范围；

（3）当0 AK U 时，每秒经过极板K 上的小孔到达极板A 的电子数；

（4）画出电流i 随AK U 变化的关系曲线（在答题纸上的方格纸上）.

五．2016年高考题

1. （2016高考海南物理）如图，A 、C 两点分别位于x 轴和y 轴上，∠OCA =30°，OA 的长度为L 。在△OCA 区域内有垂直于xOy 平面向里的匀强磁场。质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，以平行于y 轴的方向从OA 边射入磁场。已知粒子从某点射入时，恰好垂直于OC 边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t 0。不计重力。

（1）求磁场的磁感应强度的大小；

（2）若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从OC 边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和；

（3）若粒子从某点射入磁场后，其运动轨迹与AC 边相切，且在磁场内运动的时间为

043

t ，求粒子此次入射速度的大小。

六．2015年高考题