2023高三一模二模分类汇编磁场及混合场

2023北京一模二模物理试题分类一磁场及混合场

1.（2023丰台二17题）如图所示，两平行金属板八0水平放置，上极板带正电，下极

板带负电；板间存在匀强电场和匀强磁场（图中未画出）。一个带电粒子在两板间沿虚线

所示路径做匀速直线运动。粒子通过两平行板后从0点垂直进入另一个垂直纸面对外的

匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动，经过半个周期后打在挡板上的力点。不计粒子重

力。则下列说法不无聊的是（）

A.此粒子确定带正电

B.八。间的磁场确定垂直纸而对里

C.若另一个带电粒子也能做匀速直线运动，则它确定与该粒子具有相同的荷质比

D.若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动，则它确定与该粒子具有相同的荷质比

2.（2023东城一18题）如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板八。之间有

一个强磁场。一束等离子体（即高温下电离气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于

磁场的方向喷入磁场。把巴0与电阻尸相连。下列说法正确的是（）

A.0板电势高于P点电势

等辞体

B.〃中有由〃向a方向的电流

C.若只变更磁场的强弱，"中电流保持不变

D.若只增大粒子入射的速度，分中电流变大

3.（2023西城-17题）在粒子物理学的探讨中，经常应用“气泡室”装置。粒子通过气

泡室中的液体时能量降低，在它的四周有气泡形成，显示出它的径迹。如图所示为带电粒

子在气泡室运动径迹的照片，气泡室处于垂直纸面对里的匀强磁场中。下列有关甲、乙两

粒子的推断正确的是（）

A.甲粒子带正电B.乙粒子带负电

C.甲粒子从〃向a运动D.乙粒子从c向"运动

4.（2023海淀一18题）在匀强磁场中有一带正电的粒子甲做匀速圆周运动，当它运动到"点时，突然向与原运动

相反的方向放出一个不带电的粒子乙，形成一个新的粒子内。如图3所示，用实线表示粒子甲运动的轨迹，虚线表

示粒子丙运动的轨迹。若不计粒子所受重力及空气阻力的影响，则粒子甲和粒子丙运动的轨迹可能是（）

5.（2023东城一22题）（16分）如图所示，将一个质量为加，电荷量为+。的小球,

以初速度%,自。高处水平抛出。不计空气阻力。重力加速度为外

（1）小球落地点与抛出点的水平距离。

（2）若在空间加一个匀强电场，小球水平抛出后做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小及方向。

（3）若在空间中除加（2）中的点场外，再加一个垂直纸面的匀强磁场，小球平抛后做匀速圆周运动，且落地

点与抛出点的水平距离也为力，求磁场的磁感应强度大小及方向。

6.（2023朝阳二22题）（16分）

质谱仪的原理简图如图所示。一带正电的粒子经电场加速后进入速度选择器，A、

月两板间的电压为间距为4板间还存在着匀强磁场，磁感应强度大小为打，方

向垂直纸面对外。带电粒了-沿直线经速度选择器从狭缝&垂直拗.进入偏转磁场，该

磁场磁感应强度的大小为诙方向垂直纸面对外。带电粒子经偏转磁场后，打在照

相底片上的〃点，测得S、〃两点间的距离为人不计带电粒子的重力。求：

（1）速度选择器中电场强度£的大小和方向；

（2）带电粒子离开速度选择器时的速度大小匕

（3）带电粒子的比荷?。

m

7.（2023朝一23题）（18分）

物理学对电场和磁场的探讨促进了现弋科学技术的发展，提高了人们的生活水平。

（D现代技术设备中经常利用电场和磁场来变更或者限制粒子的运动。现有一质量为加，电荷最为。的电子由

静止经加速电压U的加速电场加速后射出（忽视电子所受的重力）。

a.如图甲所示，若电子从加速电场射出后平行极板的方向射入偏转电场，偏转电场可看做匀强电场，板间电

压为。’，极板长度为。极板间距为&求电子射入偏转电场时速度的大小/以及射出偏转电场时速度偏转角。的

正切值；

b.如图乙所示，若电子从加速电场射出后，沿直径方向射入半径为，•的圆形磁场区域，该磁场的磁感应强度

大小为从方向垂直纸面对里。设电子射出磁场时的速度方向与射入时偏转了0'角，请推导说明增大0'的方法(至

少说出两种)。

F

(2)磁场与电场有诸多相像之处，电场强度的定义式E=］请你由此类推，从运动电荷所受的洛伦兹力1行动

身，写出磁感应强度8的定义式；并从宏观与微观统一的思想动身构建一个合适的模型，推论证该定义式与8=以

1L

这确定义式的一样性。

甲

8.（2023平谷一23题）（18分）

当今医学成像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常

利用能放射电子的同位素碳11作为小踪原子，碳11是由小型回旋加速器输出的高

速质子轰击氮14获得的.加速质子的回旋加速器如图甲所示.〃型盒装在真空容器

中，两〃型盒内匀强磁场的磁感应强度为氏两〃型盒间的交变电压的大小为〃若

在左侧〃盒圆心处放有粒子嫄S不断声生质子，质子质量为例电荷量为t7.假设质

子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，不计质子所受重力，忽视相对论效应.

（1）第1次被加速后质子的速度大小口是多大?

（2）若质子在〃型盒中做圆周运动的最大半径为尼且〃型盒间的狭缝很窄，质子在加速电场中的运动时间可

忽视不计.那么，质子在回旋加速器中运动的总时间t曲是多少？

（3）要把质子从加速器中引出，可以接受静电偏转法.引出器原理如图乙所

不，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，内、外侧恻弧形金属板分别为两同心圆

的一部分，圆心位于。’点.内侧圆弧的半径为八，外侧圆弧的半径为n+d.在内、

外金属板间加直流电压，忽视边缘效应，两板间产生径向电场，该电场可以等效为

放置在。’处的点电荷。在两圆弧之间区域产生的电场，该区域内某点的电势可表

示为（p=kQ（?'为该点到圆心〃’点的距离）.质子从必点进入圆弧形通道，质子

r

在〃型盒中运动的最大半径彳对应的圆周，与圆弧形通道正中心的圆弧相切于必

点.若质子从圆弧通道外侧边缘的十点射出，则质子射出时的动能E是多少？要变

更质子从圆弧通道中射出时的位置，可以实行哪些方法？

9.（2023房山一23题）（18分）

1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的〃形金属盒半

径为忆两盒间接沟通电源，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽视不计,磁感应强度为8的匀强

磁场与盒面垂直，力处粒子源产生的质子，质量为〃八电荷量为S（质子初速度很

小，可以忽视）在加速器中被加速，加速电压为〃.加速过程中不考虑相对论效应

和重力作用，求：

（1）离子第一次进入磁场中的速度匕

（2）粒子在电场中最多被加速多少次.

（3）要使质子每次经过电场都被加速，则沟通电源的周期为多大.在实际装接交流电源

置设计中，可以实行哪些措施尽量削减带电粒子在电场中的运行时间.

10.（2D23东城二24题）（20分）

我们知道：电流四周有磁场。图1所示为环形电流四周磁场的分布状况。依据电磁学理论可知，半径为R、电

流强度为I的环形电流中心处的磁感应强度大小8=其中k为已知常量。

R

图

11112图3

(D正切电流计是19世纪独创的一种仪器，它可以利用小磁针的偏转来测量电流。图2为其垢构示意图，在一

个竖直放置、半径为“匝数为N的圆形线圈的圆心0处，放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小磁针(带有分

度盘)。线圈未通电流时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平重量的方向一样，调整线圈方位，使其与静止的小

磁针在同一竖直平面内。给线圈通上待测电流后，小磁针偏转了a角。己知仪器所在处地磁场的磁感应强度水平重

量大小为B.o求：

a.待测电流在圆心0处产生的磁感应强度B。的大小；

b.待测电流L的大小。

(2)电流的本质是电荷的定向运动，电流可以产生磁场意味着运动的电荷也可以产生磁场。如图3所示，一个

电荷量为q的点电荷以速度v运动，这将在与速度垂直的方向上、与点电荷相距为d的A点产生磁场。请你利用上

面电流区生磁场的规律，自己构建模型，求出该点电荷在此时的运动将在A点产生的磁场的磁感应强度大小BAO

参考答案

1234

C1)CB

5.（16分）

（1）小球做平抛运动有s=h=-gr,解得小球落地点与抛出点水平距离s=

（2）空间只存在匀强电场，小球做匀速直线运动，小球所受合力为零，依据平衡条件有〃=

解得电场强度大小E=幽，电场方向：竖直向上

q

（3）空间同时存在匀强电场和匀强磁场，小球做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力

设圆周运动半径为凡依据牛顿其次定律有夕%8=〃7矍",且由题知R=〃

解得磁感应强度大小3=性，磁场方向垂直纸面对外

hq

6.（16分）

（1）在速度选择器中有：E当①

方向由4板指向A板。（5分）

（2）在速度选择器中，粒子所受的电场力等于洛伦兹力，有：qvBy=qE②

联立①②式可得：酎=工③（5分）

B.d

（3）粒子在偏转磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力供应向心力。有: