2025年高二物理寒假衔接讲练 (人教版)10 带电粒子在磁场中的五种运动问题（教师版）.docx

10带电粒子在磁场中的五种运动问题

内容早知道

?第一层巩固提升练（5大题型）

题型1带电粒子在无边界匀强磁场中运动

题型2带电粒子在有边界磁场中运动

题型3带电粒子在磁场中运动的多解问题

题型4带电粒子在组合场中的运动

题型5带电粒子在叠加场中的运动

?第二层能力提升练

?第三层拓展突破练

带电粒子在无边界匀强磁场中运动

?积累与运用

?积累与运用

条件：粒子垂直磁场方向射入匀强磁场中

轨迹平面：垂直于磁感线的平面内

向心力：洛伦兹力提供向心力，

轨迹半径：

周期(频率)：周期与粒子的运动速率无关

角速度：角速度只取决于粒子的比荷与磁感应强度，与粒子的运动速率无关

动能：粒子运动的动能与磁感应强度、电荷量、质量、轨道半径相关联

1．（23-24高二上·河北石家庄·期末）如图甲所示是电视显像管原理示意图，电子枪发射出的电子束经过偏转线圈产生的磁场发生偏转，打在荧光屏上。当没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的点，不计电子的重力。偏转线圈产生磁场的图像如图乙所示，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，则电子打在荧光屏上的位置（）

A．由点逐渐移动到点再返回到点

B．由点逐渐移动到点再返回到点

C．由点经点逐渐移动到点

D．由点经点逐渐移动到点

【答案】D

【详解】开始时阶段，磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则，电子受洛伦兹力方向向上，根据

可知随着B减小，电子轨道半径变大，则电子打到荧光屏上的位置下移，即从M向O移动；后一段时间，磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，电子受洛伦兹力方向向下，根据

可知随着B增加，电子轨道半径变小，则电子打到荧光屏上的位置下移，即从O向N移动。

故选D。

（多选）2．（2024·广东·一模）如图为晶圆掺杂机的简图，O是晶圆面（设其半径足够大）的圆心，上、下竖直放置的圆柱形电磁线圈可在中间圆柱形区域形成匀强磁场；圆柱形磁场区域的横截面半径为L、圆心为，水平且垂直于晶圆面；若线圈中通入如图所示的电流，比荷为k的正离子以速度v、沿射入，且全部掺杂在晶圆上，则（）

A．离子掺杂在轴的负半轴上

B．离子掺杂在轴的正半轴上

C．圆柱形磁场的磁感应强度必须小于

D．圆柱形磁场的磁感应强度必须小于

【答案】BC

【详解】AB．根据安培定则可得，两圆柱形电磁线圈中间的匀强磁场方向竖直向上，刚开始运动时，根据左手定则，正离子受到的洛伦兹力方向沿x轴正方形，故A错误，B正确；

CD．若所有的离子都在晶圆上，则离子在磁场中做圆周运动的最小半径为

r=L

根据牛顿第二定律

解得最小的磁感应强度为

故C正确，D错误。

故选BC。

（多选）3．（23-24高二上·广东揭阳·期末）带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹。如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中观察到某带电粒子的轨迹，其中a和b是运动轨迹上的两点。该粒子使云室中的气体电离时，其本身的动能在减少，而其质量和电荷量不变，重力忽略不计。下列有关该粒子的说法正确的是（????）

A．粒子带负电

B．粒子先经过b点，再经过a点

C．粒子动能减小是由于洛伦兹力对其做负功

D．粒子运动过程中所受洛伦兹力大小不变

【答案】AB

【详解】AB．该粒子使云室中的气体电离时，其本身的动能在减少，即速率减小，而其质量和电荷量不变，根据

可知，粒子轨道半径逐渐减小，则粒子先经过b点，再经过a点，由左手定则可知粒子带负电，选项AB正确；

C．洛伦兹力方向与速度方向总垂直，则洛伦兹力对其不做功，选项C错误；

D．粒子运动过程中速率不断减小，根据

f=qvB

可知，所受洛伦兹力大小不断减小，选项D错误。

故选AB。

（多选）4．（23-24高二上·河南·阶段练习）如图甲所示，洛伦兹力演示仪是由励磁线圈（也叫亥姆霍兹线圈）、洛伦兹力管和电源控制部分组成的。励磁线圈是一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。洛伦兹力管的圆球形玻璃泡内有电子枪，能够连续发射出电子，电子经加速电压加速，在玻璃泡内运动时，可以显示出电子运动的径迹。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（????）

??

A．图乙中励磁线圈的电流方向为逆时针方向

B．若使得电子的径迹为一个完整的圆，可以加大励磁线圈的电流

C．若使得电子的径迹为一个完整的圆，可以增加加速电压

D．若已知加速电压U及两线圈间的磁感应强度B，则可通过测量圆形径迹的直径来估算电子的电荷量

【答案】AB

【详解】A．由乙图可知，电子自左向右运动且向上偏转，由左手定则可知，励磁线圈产生的磁场方向应垂直直面向外，再由安培定则可知，励磁线圈中的电流方向为逆时针方向，故A正确；

B．根据洛伦兹力提供向心力

得

加大励磁线圈的电流，则励磁线圈产生的磁场增强，因此电子运动轨迹半径减小，故B正确；

C．对