磁場-2020-2024年高考物理復習試題分類匯編（解析版）

與題08磁場

5年真題?分點精準練

一、單選題

1.（2023?北京?高考）如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，固定一內(nèi)部真

空且內(nèi)壁光滑的圓柱形薄壁絕緣管道，其軸線與磁場垂直。管道橫截面半徑為。，長度為/（/>>。）。帶電

粒子束持續(xù)以某一速度v沿軸線進入管道，粒子在磁場力作用下經(jīng)過一段圓弧垂直打到管壁上，與管壁發(fā)生

彈性碰撞，多次碰撞后從另一端射出，單位時間進入管道的粒子數(shù)為小粒子電荷量為+4,不計粒子的重

力、粒子間的相互作用，下列說法不正確的是（）

?.?，B???

A.粒子在磁場中運動的圓弧半徑為a

B.粒子質(zhì)量為理

V

C.管道內(nèi)的等效電流為，應(yīng)了

D.粒子束對管道的平均作用力大小為8叼/

【答案】C

【詳解】A.帶正電的粒子沿軸線射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子運動的圓弧半徑為片a

故A正確，不符合題意；

2

B.根據(jù)4訪=加上

r

可得粒子的質(zhì)量加=駟

V

故B正確，不符合題意；

C.管道內(nèi)的等效電流為/=2=%

t

故C錯誤，符合題意；

D.粒子束對管道的平均作用力大小等于等效電流受的安培力F=BIl=Bnql

故D正確，不符合題意。

故選Co

2.（2022?北京?高考）正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂直于紙面的

勻強磁場，從尸點發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運動軌跡如圖中1、2、3所示。下列說法正確的

A.磁場方向垂直于紙面向里B.軌跡1對應(yīng)的粒子運動速度越來越大

C.軌跡2對應(yīng)的粒子初速度比軌跡3的大D.軌跡3對應(yīng)的粒子是正電子

【答案】A

【詳解】AD.根據(jù)題圖可知，1和3粒子繞轉(zhuǎn)動方向一致，則1和3粒子為電子，2為正電子，電子帶負

電且順時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)左手定則可知磁場方向垂直紙面向里，A正確，D錯誤；

B.電子在云室中運行，洛倫茲力不做功，而粒子受到云室內(nèi)填充物質(zhì)的阻力作用，粒子速度越來越小，B

錯誤；

2

C.帶電粒子若僅在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律可知"2=

r

mv

解得粒子運動的半徑為

qB

根據(jù)題圖可知軌跡3對應(yīng)的粒子運動的半徑更大，速度更大，粒子運動過程中受到云室內(nèi)物質(zhì)的阻力的情

況下，此結(jié)論也成立，C錯誤。

故選Ao

3.（2021?北京?高考）如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正

方向成60。的方向垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質(zhì)量為in、電荷量為q,OP-a。

不計重力。根據(jù)上述信息可以得出（）

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程

B.帶電粒子在磁場中運動的速率

C.帶電粒子在磁場中運動的時間

D.該勻強磁場的磁感應(yīng)強度

【答案】A

【詳解】粒子恰好垂直于y軸射出磁場，做兩速度的垂線交點為圓心。1，軌跡如圖所示

OOX-atan30°=a

空a

R=」

cos3003

因圓心的坐標為（0,，則帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程為無?+⑶一=-a2

3

故A正確;

BD.洛倫茲力提供向心力，有qvB=

解得帶電粒子在磁場中運動的速率為v=迎

m

因軌跡圓的半徑R可求出，但磁感應(yīng)強度B未知，則無法求出帶電粒子在磁場中運動的速率，故BD錯誤;

c.帶電粒子圓周的圓心角為2%，而周期為T=

3vqB

2

—7T

則帶電粒子在磁場中運動的時間為一3T_2兀m

F麗

因磁感應(yīng)強度8未知，則運動時間無法求得，故C錯誤；

故選A?

4.（2020?北京?高考）如圖所示，在帶負電荷的橡膠圓盤附近懸掛一個小磁針?，F(xiàn)驅(qū)動圓盤繞中心軸高速旋

轉(zhuǎn)，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是（）

A.偏轉(zhuǎn)原因是圓盤周圍存在電場

B.偏轉(zhuǎn)原因是圓盤周圍產(chǎn)生了磁場

C.僅改變圓盤的轉(zhuǎn)動方向，偏轉(zhuǎn)方向不變

D.僅改變圓盤所帶電荷的電性，偏轉(zhuǎn)方向不變

【答案】B

【詳解】AB.小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因為帶負電荷的橡膠圓盤高速旋轉(zhuǎn)形成電流，而電流周圍有磁場，磁場會

對放入其中的小磁針有力的作用，故A錯誤，B正確；

C.僅改變圓盤的轉(zhuǎn)動方向，形成的電流的方向與初始相反，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也與之前相反，故C錯誤;

D.僅改變圓盤所帶電荷的電性，形成的電流的方向與初始相反，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也與之前相反，故D

錯誤。

故選B。

1年模擬?精選模考題

一、單選題

1.（2024.北京海淀.統(tǒng)考一模）如圖所示，真空區(qū)域內(nèi)有寬度為從磁感應(yīng)強度為3的勻強磁場，方向垂直

紙面向里，MN、PQ是磁場的邊界。質(zhì)量為機、電荷量為q的帶正電的粒子（不計重力），沿著與夾

角。為30。的方向以某一速度射入磁場中，粒子恰好未能從尸。邊界射出磁場。下列說法不正確的是（）

'xdx'

>;P

、：XX：

飛i

、XXI

1：

IBI

II

:xX[

II

II

N\XX\Q

A.可求出粒子在磁場中運動的半徑

B.可求出粒子在磁場中運動的加速度大小

C.若僅減小射入速度，則粒子在磁場中運動的時間一定變短

D.若僅增大磁感應(yīng)強度，則粒子在磁場中運動的時間一定變短

【答案】C

【詳解】AB.根據(jù)題意可以分析粒子到達尸。邊界時速度方向與邊界線相切，如圖所示

則根據(jù)幾何關(guān)系可知d=r+rcos30°

在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力qvB=m-

解得丫=理

m

則加速度為。與

rm

故AB正確；

a27rmam

CD?根據(jù)"萬*

qBqB

若僅減小射入速度，則粒子在磁場中運動的半徑減小，可知粒子運動軌跡的圓心角不變，時間不變，若僅

增大磁感應(yīng)強度，粒子運動軌跡的圓心角不變，粒子在磁場中運動的時間變短，故C錯誤，D正確；

本題選擇錯誤選項；

故選Co

2.（2024?北京西城?統(tǒng)考一模）如圖所示，水平絕緣桌面上放著一個閉合鋁環(huán)。絕緣材料制成的輕彈簧上端

固定，下端懸掛一個磁鐵，磁鐵位于鋁環(huán)中心上方。將磁鐵下端N極向下拉，在其下降一定高度時由靜止

釋放。此后，磁鐵開始運動，鋁環(huán)保持靜止，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計空氣阻力。則在磁鐵向下的運

動過程中（）

A.俯視看鋁環(huán)中的電流沿順時針方向B.鋁環(huán)對桌面的壓力大于它的重力

C.磁鐵運動過程中只受到兩個力的作用D.磁鐵和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒

【答案】B

【詳解】在磁鐵向下的運動過程中，穿過鋁環(huán)的磁通量向下增大，根據(jù)楞次定律可知，俯視看鋁環(huán)中的電

流沿逆時針方向；根據(jù)“來拒去留”可知磁鐵受到向上的磁場力，則鋁環(huán)受到向下的磁場力鋁環(huán)對桌面的壓力

大于它的重力；磁鐵運動過程中受到重力、彈簧彈力和磁場力三個力作用；由于鋁環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流，鋁環(huán)

中有焦耳熱產(chǎn)生，根據(jù)能量守恒可知，磁鐵和彈簧組成的系統(tǒng)機械能減少。

故選B。

3.(2024?北京西城.統(tǒng)考一模)如圖所示，勻強電場和勻強磁場的方向均水平向右。一個正離子在某時刻速

度的大小為v,方向與電場磁場方向夾角為6。當速度方向與磁場不垂直時，可以將速度分解為平行于磁場

方向的分量匕和垂直于磁場方向的分量匕來進行研究。不計離子重力，此后一段時間內(nèi)，下列說法正確的是

()

A.離子受到的洛倫茲力變大B.離子加速度的大小不變

C.電場力的瞬時功率不變D.速度與電場方向的夾角。變大

【答案】B

【詳解】AB.根據(jù)運動的分解可知離子水平方向的分速度匕變大，垂直于磁場方向的分量V?不變，則洛倫

茲力/="/不變，電場力尸=4E也不變，離子受合力不變，根據(jù)牛頓第二定律可知加速度大小不變，故

A錯誤，B正確；

C.根據(jù)功率的計算公式尸=4E匕可知，電場力的瞬時功率變大，故C錯誤；

D.由于匕變大，根據(jù)速度的合成可知速度與電場方向的夾角6變小，故D錯誤；

故選B。

4.（2024.北京東城.統(tǒng)考一模）用如圖所示裝置作為推進器加速帶電粒子。裝置左側(cè)部分由兩塊間距為d的

平行金屬板M、N組成，兩板間有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為及使大量電荷量絕對值

均為W的正、負離子從左側(cè)以速度vo水平入射，可以給右側(cè)平行板電容器PQ供電?？拷黁板處有一放射

源S可釋放初速度為0、質(zhì)量為機、電荷量絕對值為q的粒子，粒子被加速后從S正上方的孔噴出P板，噴

出的速度大小為丫。下列說法正確的是（）

M

正

負

離

.S

子

??Q

A.放射源S釋放的粒子帶負電

B.增大qo的值，可以提高V

C.PQ間距變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉響?yīng)倍

D.vo和B同時變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉淼?倍

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)左手定則可知，正負離子進入MN區(qū)域，正離子受到向下的洛倫茲力，負離子受到向上的

洛倫茲力，所以正離子打到N板，負離子打到M板，N板電勢高于M板，即Q板電勢高于P板，S釋放

的粒子受到向上的電場力，電場力方向與場強方向相同，則粒子帶正電，故A錯誤；

BC.根據(jù)力的平衡可得

=%二S釋放的粒子，加速過程有機v?

a2

聯(lián)立可得口=2qBv°d

m

由此可知，粒子射出的速度與碇、PQ間距無關(guān)，故BC錯誤；

D.由以上分析可知，當w和2同時變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉淼?倍，故D正確。

故選D。

5.（2024.北京朝陽.統(tǒng)考一模）如圖所示，水平放置的內(nèi)壁光滑半徑為R的玻璃圓環(huán)，有一直徑略小于圓環(huán)

口徑的帶正電q的小球，在圓環(huán)內(nèi)以速度%沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動（俯視）。在t=0時刻施加方向豎直向上

的變化磁場，磁感應(yīng)強度B=H僅＞0）。設(shè)運動過程中小球帶電荷量不變，不計小球運動產(chǎn)生的磁場及相對

論效應(yīng)。加上磁場后，下列說法正確的是（）

A.小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷增大

B.小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷減小

C.小球所受的磁場力一定不斷增大

D.小球每運動一周增加的動能為勿加A

【答案】C

【詳解】AB.由楞次定律判斷可得當磁場增強時，會產(chǎn)生順時針方向的渦旋電場，電場力先對小球做正功

使其沿順時針方向做加速運動，根據(jù)牛頓第二定律可得未加磁場時綜=加或

R

加磁場后，小球所受洛倫茲力方向指向圓心，圓環(huán)對小球的壓力與小球洛倫茲力的合力提供向心力，沒有

確定的數(shù)量關(guān)系去比較洛倫茲力與向心力的大小，所以小球與圓環(huán)之間的彈力變化情況不明。故AB錯誤;

C.根據(jù)/="四

可知小球所受的磁場力一定不斷增大。故C正確；

D.由動能定理可得%=△"

小球每運動一周，電場力做功為%U=空.兀R2

Ar

聯(lián)立，解得岫卜;卜西代

故D錯誤。

故選Co

6.（2024.北京豐臺.統(tǒng)考一模）如圖所示，真空中一根絕緣輕桿兩端分別固定兩個帶等量異種電荷的小球M、

N（可看成點電荷），。點為輕桿的中點。情境一：小球及輕桿處于靜止狀態(tài)；情境二：輕桿繞。點在豎直

平面內(nèi)逆時針勻速轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）

MnN

?----------e

A.情境一中，。點的電場強度為零

B.情境一中，。點與無窮遠處電勢相等

C.情境二中，。點的磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外

D.情境二中，。點的磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里

【答案】B

【詳解】A.M在。點的電場強度水平向右，N在。點的電場強度水平向右，根據(jù)電場的疊加可知。點的

電場強度不為零，故A錯誤；

B.等量異種電荷中垂線為等勢面，其電勢等于0,與無窮遠處電勢相等，故B正確；

CD.當桿繞。點在豎直平面內(nèi)逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，N形成的等效電流方向為順時針，N形成的等效電流

方向為逆時針，根據(jù)安培定則可知，M在。點的磁場方向垂直紙面向外，N在。點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙

面向里，M、N距離。點的距離相等，所以。點的合磁場的磁感應(yīng)強度為零，故CD錯誤。

故選Bo

7.（2024.北京豐臺.統(tǒng)考一模）一束含有兩種比荷的帶電粒子，以各種不同的初速度沿水平方向進入速

度選擇器，從。點進入垂直紙面向外的偏轉(zhuǎn)磁場，打在。點正下方的粒子探測板上的，片和6點，如圖甲

所示。撤去探測板，在。點右側(cè)的磁場區(qū)域中放置云室，若帶電粒子在云室中受到的阻力大小/=如，％

為常數(shù)，q為粒子的電荷量，其軌跡如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.打在《點的帶電粒子的比荷小

B.增大速度選擇器的磁感應(yīng)強度，i、鳥向下移動

C.打在Pt點的帶電粒子在云室里運動的路程更長

D.打在A點的帶電粒子在玄室里運動的時間更短

【答案】D

【詳解】A.只有豎直方向受力平衡的離子，才能沿水平方向運動離開速度選擇器，即=

E

可得

2

可知粒子進入磁場B2的速度相等，根據(jù)qvB2=m—

mv

可得『=下

qB2

,qv

則;r而

可知打在片點的帶電粒子的比荷大，故A錯誤;

B.增大速度選擇器的磁感應(yīng)強度，粒子經(jīng)過速度選擇器過程中向洛倫茲力方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電場力做負功,

mv

可知粒子到達磁場的速度變小，根據(jù)r=一丁

泡

可知粒子在磁場當做圓周運動的半徑變小，則片、鳥向上移動，故B錯誤；

CD.在云霧室內(nèi)受到的阻力始終與速度方向相反，做負功，洛倫茲力不做功，根據(jù)動能定理

12

-fs=-kqs=0-—mv

2

可得5="

2kq

兩個帶電粒子的速度大小相等，結(jié)合A選項分析可知打在G點的帶電粒子在云室里運動的路程更長，打在《

點的帶電粒子在云室里運動的路程更短，打在4點的帶電粒子在云室里運動的時間更短故C錯誤，D正確。

故選D。

8.（2024?北京順義.統(tǒng)考一模）如圖所示為洛倫茲力演示儀的示意圖。電子槍發(fā)出的電子經(jīng)電場加速后形成

電子束，玻璃泡內(nèi)充有稀薄的氣體，在電子束通過時能夠顯示電子的徑跡，勵磁線圈能夠產(chǎn)生垂直紙面向

里的勻強磁場。下列說法正確的是（）

A.僅增大勵磁線圈中的電流，運動徑跡的半徑變小

B.僅增大勵磁線圈中的電流，電子運動的周期將變大

C.僅升高電子槍加速電場的電壓，運動徑跡的半徑變小

D.僅升高電子槍加速電場的電壓，電子運動的周期將變大

【答案】A

【詳解】AC.有題意可得

12

eU=—mv

2

eBv^—

R

可—T4得E3Rn=—1J-2-m-U-

BVe

僅增大勵磁線圈中的電流，磁感應(yīng)強度B變大，則運動徑跡的半徑變??；僅升高電子槍加速電場的電壓U,

運動徑跡的半徑變大，故A正確，C錯誤；

BD.由

2兀R

v=------------

T

可得電子的周期為

eB

電子周期與電子槍加速電場的電壓無關(guān),且僅增大勵磁線圈中的電流，電子運動的周期將變小，故BD錯誤。

故選Ao

9.（2024.北京房山.統(tǒng)考一模）霍爾傳感器中的霍爾元件為一長方體結(jié)構(gòu)，長寬高分別為。、b、c。如圖所

示，將霍爾傳感器放入豎直向下的磁場中，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓為前表面（圖中陰影部分）電勢高。

A.霍爾元件中電流/的載流子是負電荷定向運動形成的

B.當滑動變阻器滑動觸頭向左滑動，霍爾電壓將減小

C.同時改變磁場和電流的方向，電壓表指針會偏向另一邊

D.霍爾電壓大小與霍爾元件的長寬高°、b、。都有關(guān)系

【答案】A

【詳解】AC.由題知，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓為前表面（圖中陰影部分）電勢高，則根據(jù)左手定則可知

霍爾元件中電流/的載流子是負電荷定向運動形成的，且同時改變磁場和電流的方向，粒子的偏轉(zhuǎn)方向不變,

電壓表指針會偏向不變，故A正確、B錯誤；

BD.當達到穩(wěn)定狀態(tài)時滿足包4=4訪

c

其中/=nqbcv

解得霍爾電勢差。=當

nqb

則霍爾電壓大小與霍爾元件的寬匕有關(guān)系，且變阻器滑動觸頭向左滑動，電流變大，U變大，故BD錯誤。

故選Ao

10.（2024?北京門頭溝.統(tǒng)考一模）如圖所示，兩平行金屬板A、B與電阻R相連，金屬板間有一勻強磁場。

現(xiàn)將一束等離子（含有大量等量正、負離子）垂直磁場噴入，下列說法正確的是（）

等離子體B

A.A極板的電勢高于B極板B.R中有從6到。的電流

C.若只增大磁感應(yīng)強度，R中電流不變D.若只增大兩極板間距，R中電流不變

【答案】B

【詳解】A.由左手定則，正離子受洛倫茲力向下偏轉(zhuǎn)，負離子受洛倫茲力向上偏轉(zhuǎn)，B板為電源的正極,

A極板的電勢低于B極板，故A錯誤；

B.由A項分析可知，B板為電源的正極，A極板為電源的負極，R中有從b到a的電流，故B正確；

CD.由平衡條件得"3=4烏

a

電源電動勢為石=。=及拉

兩板間等離子體的等效電阻為廣，R中電流/=二=普

R+rR+r

若只增大磁感應(yīng)強度，R中電流增大，若只增大兩極板間距，R中電流增大，故CD錯誤。

故選B。

11.（2024?北京延慶?統(tǒng)考一模）在霍爾效應(yīng)中，霍爾電壓與通過導體的電流之比被定義為霍爾電阻，可用

符號％表示，通常情況下，霍爾電阻與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比。但在超低溫、強磁場的極端條件下，

某些材料的霍爾電阻卻隨著強磁場的增加出現(xiàn)量子化現(xiàn)象：出=±*與"是普朗克常數(shù)，e是電子的電量,

ve

v既可以取1、2、3…等整數(shù)，也可以取某些小于1的分數(shù)，這就是量子霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。實驗發(fā)現(xiàn)，當霍爾

電阻處于量子態(tài)時，材料中的電子將沿邊緣帶做定向運動，幾乎不受阻力作用。2013年，清華大學薛其坤

團隊發(fā)現(xiàn)，在超低溫（0.03K）環(huán)境條件下，具備特殊結(jié)構(gòu)的拓補絕緣體材料可以自發(fā)地發(fā)生磁化，此時不

需要外加磁場也會發(fā)生量子霍爾效應(yīng)，這種現(xiàn)象被稱為量子反?；魻栃?yīng)。結(jié)合以上資料，可以判斷下列

說法正確的是（）

A.同歐姆電阻類似，霍爾電阻越大，表明材料對通過它的電流的阻礙越強

B.要發(fā)生量子霍爾效應(yīng)現(xiàn)象，外部環(huán)境條件有兩個，一是要具備超低溫環(huán)境，二是要具備超強的磁場

C.具備量子反常霍爾效應(yīng)的磁性拓補絕緣材料已成為新一代低能耗芯片的制造材料

h

D.霍爾電阻的量子態(tài)表達式中的常數(shù)組合二與歐姆電阻具有相同的單位

e

【答案】D

【詳解】A.設(shè)半導體的與電流垂直方向長為。，寬為6,處于磁感應(yīng)強度為8的磁場中，電子定向運動的

速率為％則半導體兩端的霍爾電壓為UH=86I，=旦

nea

根據(jù)霍爾電阻定義有力=與=2

則霍爾電阻不能反映對電流的阻礙作用，故A錯誤；

B.由題意可知，在超低溫、強磁場的極端條件下，某些材料的霍爾電阻卻隨著強磁場的增加出現(xiàn)量子化現(xiàn)

象，并不是所有的材料都會發(fā)生，故B錯誤；

C.具備量子反?；魻栃?yīng)的磁性拓補絕緣材料，有望成為新一代低能耗芯片的制造材料，故C錯誤；

D.根據(jù)功率的表達式尸=P=FV,結(jié)合牛頓第二定律歹=〃加，整理得尺=竿

則歐姆電阻的基本單位表示為駕士；

A2s3

根據(jù)能量子表達式6=加，功的表達式W=母,牛頓第二定律結(jié)合電流的定義式/=幺，整理得

t

hmax

則常數(shù)組合4的基本單位表示為理匕，故D正確。

eA2s3

故選D。

12.（2024?北京東城?統(tǒng)考二模）水平放置的M、N兩金屬板，板長均為3板間距為d,兩板間有豎直向下

的勻強電場，場強大小為E,在兩板左端點連線的左側(cè)足夠大空間存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為2,

方向垂直紙面向里。一質(zhì)量為機、電荷量為q的帶正電粒子以初速W緊靠M板從右端水平射入電場，隨后

從尸點進入磁場，從。點離開磁場（P、。未畫出）。不考慮粒子的重力，下列說法正確的是

XX

xBx

xx

XX

XX

XXX;

A.尸。間距離與￡的大小無關(guān)

B.間距離與vo的大小無關(guān)

C.P點的位置與粒子的比荷無關(guān)

D.帶電粒子不可能打在N板上

【答案】A

【詳解】AB.粒子進入磁場時的速度為v,進入磁場后粒子在磁場中做圓周運動，偏轉(zhuǎn)后從MN邊界離開

磁場，則由洛倫茲力充當向心力有qvB=m^

可得尺二箋

qB

又粒子在電場中做類平拋運動，設(shè)粒子進入磁場時的速度與水平方向的夾角為。，則有口=士

COS0

根據(jù)幾何關(guān)系可得，粒子進入磁場的位置與射出磁場的位置之間的距離尸。為工=2Rcos9=——=—

qBqB

所以P。間距離與E無關(guān)，與%有關(guān)，故A正確，B錯誤；

C.根據(jù)類平拋運動的規(guī)律有，水平方向E=v”

豎直方向y=：。產(chǎn)

加速度”處

m

qEL

可知y=7）—

2mv0

可知P點的位置與粒子的比荷有關(guān)，故C錯誤；

D.題中d的值未做明確限制，若d>y+E,則帶電粒子有可能打在N板上，故D錯誤。

故選A。

13.（2024.北京順義.統(tǒng)考三模）在霍爾效應(yīng)中，霍爾電壓與通過導體的電流之比被定義為霍爾電阻，可用

符號缶表示，通常情況下，霍爾電阻與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比。但在超低溫、強磁場的極端條件下，

某些材料的霍爾電阻卻隨著強磁場的增加出現(xiàn)量子化現(xiàn)象：％=▲?=，/?是普朗克常數(shù)，e是電子的電量,

ve

v既可以取1、2、3…等整數(shù)，也可以取某些小于1的分數(shù)，這就是量子霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。實驗發(fā)現(xiàn)，當霍爾

電阻處于量子態(tài)時，材料中的電子將沿邊緣帶做定向運動，幾乎不受阻力作用。2013年，清華大學薛其坤

團隊發(fā)現(xiàn)，在超低溫（0.03K）環(huán)境條件下，具備特殊結(jié)構(gòu)的拓補絕緣體材料可以自發(fā)地發(fā)生磁化，此時不

需要外加磁場也會發(fā)生量子霍爾效應(yīng)，這種現(xiàn)象被稱為量子反?；魻栃?yīng)。結(jié)合以上資料，可以判斷下列

說法正確的是（）

A.同歐姆電阻類似，霍爾電阻越大，表明材料對通過它的電流的阻礙越強

B.要發(fā)生量子霍爾效應(yīng)現(xiàn)象，外部環(huán)境條件有兩個，一是要具備超低溫環(huán)境，二是要具備超強的磁場

C.具備量子反?；魻栃?yīng)的磁性拓補絕緣材料已成為新一代低能耗芯片的制造材料

D.霍爾電阻的量子態(tài)表達式中的常數(shù)組合4與歐姆電阻具有相同的單位

e

【答案】D

【詳解】A.設(shè)半導體的與電流垂直方向長為。，寬為b,處于磁感應(yīng)強度為2的磁場中，電子定向運動的

速率為%則半導體兩端的霍爾電壓為U”==

nea

根據(jù)霍爾電阻定義有七=粵=且

則霍爾電阻不能反映對電流的阻礙作用，故A錯誤；

B.由題意可知，在超低溫、強磁場的極端條件下，某些材料的霍爾電阻卻隨著強磁場的增加出現(xiàn)量子化現(xiàn)

象，并不是所有的材料都會發(fā)生，故B錯誤；

C.具備量子反?；魻栃?yīng)的磁性拓補絕緣材料，有望成為新一代低能耗芯片的制造材料，故C錯誤；

D.根據(jù)功率的表達式尸二八氏，P=FV,結(jié)合牛頓第二定律尸=〃也，整理得尺=爺

則歐姆電阻的基本單位表示為理罪；

A2s3

根據(jù)能量子表達式功的表達式ws,牛頓第二定律尸=3，結(jié)合電流的定義式整理得

h_max

則常數(shù)組合4的基本單位表示為粵式，故D正確。

eA2s3

故選D。

14.（2024.北京順義.統(tǒng)考三模）用如圖所示裝置作為推進器加速帶電粒子。裝置左側(cè)部分由兩塊間距為d

的平行金屬板M、N組成，兩板間有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為人使大量電荷量絕對

值均為W的正、負離子從左側(cè)以速度vo水平入射，可以給右側(cè)平行板電容器PQ供電?？拷黁板處有一放

射源S可釋放初速度為0、質(zhì)量為機、電荷量絕對值為q的粒子，粒子被加速后從S正上方的孔噴出P板,

噴出的速度大小為丫。下列說法正確的是（）

正

負

離

.5

子

????Q

N

A.放射源S釋放的粒子帶負電

B.增大他的值，可以提高v

C.PQ間距變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉恝鼙?/p>

D.vo和B同時變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉淼?倍

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)左手定則可知，正負離子進入MN區(qū)域，正離子受到向下的洛倫茲力，負離子受到向上的

洛倫茲力，所以正離子打到N板，負離子打到M板，N板電勢高于M板，即Q板電勢高于P板，S釋放

的粒子受到向上的電場力，電場力方向與場強方向相同，則粒子帶正電，故A錯誤；

BC.根據(jù)力的平衡可得

=%gS釋放的粒子，加速過程有qU=\mv~

a2

聯(lián)立可得國運

Vm

由此可知，粒子射出的速度與僅、PQ間距無關(guān)，故BC錯誤；

D.由以上分析可知，當w和8同時變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉淼?倍，故D正確。

故選D。

15.（2024.北京西城.統(tǒng)考二模）如圖所示，正方形區(qū)域abed內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。一

帶電粒子從4邊的中點M以速度V垂直于ad邊射入磁場，并恰好從浦邊的中點N射出磁場。不計粒子的

重力，下列說法正確的是（）

aNb

XXXXX

XXXXX

XXXXX

M-?V

XXXXX

XXxBXX

XXXXX

d

A.粒子帶負電

B.若粒子射入磁場的速度增大為2n,粒子將從a點射出

C.若粒子射入磁場的速度增大為2n,粒子將從6點射出

D.若粒子射入磁場的速度增大為2v,粒子在磁場中的運動時間將變短

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)左手定則可知粒子帶正電。故A錯誤;

BC.根據(jù)qvB=m—

r

、『mv

解得「=不

Lmv.m-2v

設(shè)正方形邊長為L粒子以速度v和速度2V進入磁場'有丁市

軌跡如圖

可知若粒子射入磁場的速度增大為2v,射出的位置在Nb之間。故BC錯誤；

D.根據(jù)C選項分析可知，若粒子射入磁場的速度增大為2v,則在磁場中運動的軌跡所對應(yīng)的圓心角將變

小，由

2?

又7=網(wǎng)

qB

粒子在磁場中的運動時間將變短。故D正確。

故選D。

16.（2024.北京西城.統(tǒng)考二模）質(zhì)譜儀可用來分析帶電粒子的基本性質(zhì)，其示意圖如圖所示。。、6是某元

素的兩種同位素的原子核，它們具有相同的電荷量，不同的質(zhì)量。。、b兩種帶電粒子持續(xù)從容器A下方的

小孔S1飄入加速電場，初速度幾乎為0,加速后從小孔S2射出，又通過小孔邑，沿著與磁場垂直的方向進

入勻強磁場中，最后打到照相底片。上并被吸收。測得。、6打在底片上的位置距小孔S3的距離分別為4、

L2,a.6打在底片上的強度（數(shù)值上等于單位時間內(nèi)打在底片上某處的粒子的總動能）分別為片、鳥。不

計原子核的重力及相互作用力，下列說法正確的是（）

A.。、6的質(zhì)量之比嗎：加2=4：4

B.a、b分別形成的等效電流之比人：，2=片：鳥

C.a、b對底片的作用力大小之比耳：馬=《：￡

D.a、。在磁場中運動時間之比4%=1：1

【答案】B

【詳解】A.粒子在電場中加速過程，根據(jù)動能定理有=qU=^m2vl

粒子在磁場中做圓周運動，由洛倫茲力提供向心力，則有"酒二奶］,qv2B=m2^-

凡此

根據(jù)幾何關(guān)系有N=g,

解得網(wǎng)：恤=片：場

故A錯誤；

2?R3

D.粒子在磁場中做圓周運動的周期4=-L,

結(jié)合上述解得4=學，4=粵

qBqB

根據(jù)軌跡可知，粒子在磁場中運動時間為圓周運動的半個周期，則可解得乙=色=百

12tn?

故D錯誤；

B.“。打在底片上的強度（數(shù)值上等于單位時間內(nèi)打在底片上某處的粒子的總動能）分別為A、P2,令

對應(yīng)強度含有單位時間內(nèi)打在底片上的粒子數(shù)目分別為M、N2,則有￡=叫v；=N,qU,

1

P?=N?.3m2V29=NqU

根據(jù)電流的定義式可知，a、b分別形成的等效電流分別為乙=爭=乂4,I2=^=N2q

結(jié)合上述解得?=/

故B正確；

C.結(jié)合上述，選擇在4時間內(nèi)打在底片上的粒子為研究對象，根據(jù)動量定理有

-Fa^t=O-Mxv1,~Fb^t=0-M2V2

結(jié)合上述有"i=1Al,M2=N2m2At

根據(jù)牛頓第三定律有「=￡,F2=Fb

ppr}

結(jié)合上述解得

故c錯誤。

故選B。

17.（2024.北京東城.統(tǒng)考二模）一束丫射線（從底部進入而沒有留下痕跡）從充滿在氣泡室中的液態(tài)氫的

一個氫原子中打出一個電子，同時丫光子自身轉(zhuǎn)變成一對正、負電子對（分別稱為正電子、負電子，二者

速度接近），其徑跡如圖所示。已知勻強磁場的方向垂直照片平面向里，正、負電子質(zhì)量相等，則下列說法

正確的是（）

A.左側(cè)螺旋軌跡為負電子運動的軌跡

B.正電子、負電子所受洛倫茲力大小時刻相等

C.分離瞬間，正電子速度大于負電子速度

D.正電子、負電子的動能不斷減小，而被打出的電子動能不變

【答案】C

【詳解】A.由圖可知氫原子中打出的電子向上運動，根據(jù)反沖原理，正、負電子對向下運動，根據(jù)左手定

則，左側(cè)螺旋軌跡為正電子運動的軌跡，右側(cè)螺旋軌跡為負電子運動的軌跡，故A錯誤；

B.正電子、負電子所受洛倫茲力大小為P=

正電子、負電子的速度大小不是時刻相等，則正電子、負電子所受洛倫茲力大小不是時刻相等，故B錯誤；

C.根據(jù)洛倫茲力提供向心力有e四=加且

r

解得廠=胃

根據(jù)運動軌跡可知正電子與負電子分離瞬間，左側(cè)正電子的軌跡半徑大于右側(cè)負電子的軌跡半徑，故分離

瞬