2023高三一模二模分類匯編磁場(chǎng)及混合場(chǎng)

2023北京一模二模物理試題分類一磁場(chǎng)及混合場(chǎng)

1.（2023豐臺(tái)二17題）如圖所示，兩平行金屬板八0水平放置，上極板帶正電，下極

板帶負(fù)電；板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。一個(gè)帶電粒子在兩板間沿虛線

所示路徑做勻速直線運(yùn)動(dòng)。粒子通過兩平行板后從0點(diǎn)垂直進(jìn)入另一個(gè)垂直紙面對(duì)外的

勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過半個(gè)周期后打在擋板上的力點(diǎn)。不計(jì)粒子重

力。則下列說法不無聊的是（）

A.此粒子確定帶正電

B.八。間的磁場(chǎng)確定垂直紙而對(duì)里

C.若另一個(gè)帶電粒子也能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則它確定與該粒子具有相同的荷質(zhì)比

D.若另一個(gè)帶電粒子也能沿相同的軌跡運(yùn)動(dòng)，則它確定與該粒子具有相同的荷質(zhì)比

2.（2023東城一18題）如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩平行金屬板八。之間有

一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)。一束等離子體（即高溫下電離氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）沿垂直于

磁場(chǎng)的方向噴入磁場(chǎng)。把巴0與電阻尸相連。下列說法正確的是（）

A.0板電勢(shì)高于P點(diǎn)電勢(shì)

等辭體

B.〃中有由〃向a方向的電流

C.若只變更磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，"中電流保持不變

D.若只增大粒子入射的速度，分中電流變大

3.（2023西城-17題）在粒子物理學(xué)的探討中，經(jīng)常應(yīng)用“氣泡室”裝置。粒子通過氣

泡室中的液體時(shí)能量降低，在它的四周有氣泡形成，顯示出它的徑跡。如圖所示為帶電粒

子在氣泡室運(yùn)動(dòng)徑跡的照片，氣泡室處于垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。下列有關(guān)甲、乙兩

粒子的推斷正確的是（）

A.甲粒子帶正電B.乙粒子帶負(fù)電

C.甲粒子從〃向a運(yùn)動(dòng)D.乙粒子從c向"運(yùn)動(dòng)

4.（2023海淀一18題）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一帶正電的粒子甲做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到"點(diǎn)時(shí)，突然向與原運(yùn)動(dòng)

相反的方向放出一個(gè)不帶電的粒子乙，形成一個(gè)新的粒子內(nèi)。如圖3所示，用實(shí)線表示粒子甲運(yùn)動(dòng)的軌跡，虛線表

示粒子丙運(yùn)動(dòng)的軌跡。若不計(jì)粒子所受重力及空氣阻力的影響，則粒子甲和粒子丙運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是（）

5.（2023東城一22題）（16分）如圖所示，將一個(gè)質(zhì)量為加，電荷量為+。的小球,

以初速度%,自。高處水平拋出。不計(jì)空氣阻力。重力加速度為外

（1）小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)的水平距離。

（2）若在空間加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球水平拋出后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小及方向。

（3）若在空間中除加（2）中的點(diǎn)場(chǎng)外，再加一個(gè)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球平拋后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且落地

點(diǎn)與拋出點(diǎn)的水平距離也為力，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小及方向。

6.（2023朝陽二22題）（16分）

質(zhì)譜儀的原理簡圖如圖所示。一帶正電的粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入速度選擇器，A、

月兩板間的電壓為間距為4板間還存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為打，方

向垂直紙面對(duì)外。帶電粒了-沿直線經(jīng)速度選擇器從狹縫&垂直拗.進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該

磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為詼方向垂直紙面對(duì)外。帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后，打在照

相底片上的〃點(diǎn)，測(cè)得S、〃兩點(diǎn)間的距離為人不計(jì)帶電粒子的重力。求：

（1）速度選擇器中電場(chǎng)強(qiáng)度￡的大小和方向；

（2）帶電粒子離開速度選擇器時(shí)的速度大小匕

（3）帶電粒子的比荷?。

m

7.（2023朝一23題）（18分）

物理學(xué)對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的探討促進(jìn)了現(xiàn)弋科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高了人們的生活水平。

（D現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備中經(jīng)常利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來變更或者限制粒子的運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為加，電荷最為。的電子由

靜止經(jīng)加速電壓U的加速電場(chǎng)加速后射出（忽視電子所受的重力）。

a.如圖甲所示，若電子從加速電場(chǎng)射出后平行極板的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，板間電

壓為?！?，極板長度為。極板間距為&求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的大小/以及射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度偏轉(zhuǎn)角。的

正切值；

b.如圖乙所示，若電子從加速電場(chǎng)射出后，沿直徑方向射入半徑為，?的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

大小為從方向垂直紙面對(duì)里。設(shè)電子射出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與射入時(shí)偏轉(zhuǎn)了0'角，請(qǐng)推導(dǎo)說明增大0'的方法(至

少說出兩種)。

F

(2)磁場(chǎng)與電場(chǎng)有諸多相像之處，電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=］請(qǐng)你由此類推，從運(yùn)動(dòng)電荷所受的洛倫茲力1行動(dòng)

身，寫出磁感應(yīng)強(qiáng)度8的定義式；并從宏觀與微觀統(tǒng)一的思想動(dòng)身構(gòu)建一個(gè)合適的模型，推論證該定義式與8=以

1L

這確定義式的一樣性。

甲

8.（2023平谷一23題）（18分）

當(dāng)今醫(yī)學(xué)成像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常

利用能放射電子的同位素碳11作為小蹤原子，碳11是由小型回旋加速器輸出的高

速質(zhì)子轟擊氮14獲得的.加速質(zhì)子的回旋加速器如圖甲所示.〃型盒裝在真空容器

中，兩〃型盒內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為氏兩〃型盒間的交變電壓的大小為〃若

在左側(cè)〃盒圓心處放有粒子?jì)怱不斷聲生質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為例電荷量為t7.假設(shè)質(zhì)

子從粒子源S進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度不計(jì)，不計(jì)質(zhì)子所受重力，忽視相對(duì)論效應(yīng).

（1）第1次被加速后質(zhì)子的速度大小口是多大?

（2）若質(zhì)子在〃型盒中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為尼且〃型盒間的狹縫很窄，質(zhì)子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可

忽視不計(jì).那么，質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t曲是多少？

（3）要把質(zhì)子從加速器中引出，可以接受靜電偏轉(zhuǎn)法.引出器原理如圖乙所

不，一對(duì)圓弧形金屬板組成弧形引出通道，內(nèi)、外側(cè)惻弧形金屬板分別為兩同心圓

的一部分，圓心位于?！c(diǎn).內(nèi)側(cè)圓弧的半徑為八，外側(cè)圓弧的半徑為n+d.在內(nèi)、

外金屬板間加直流電壓，忽視邊緣效應(yīng)，兩板間產(chǎn)生徑向電場(chǎng)，該電場(chǎng)可以等效為

放置在?！幍狞c(diǎn)電荷。在兩圓弧之間區(qū)域產(chǎn)生的電場(chǎng)，該區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)的電勢(shì)可表

示為（p=kQ（?'為該點(diǎn)到圓心〃’點(diǎn)的距離）.質(zhì)子從必點(diǎn)進(jìn)入圓弧形通道，質(zhì)子

r

在〃型盒中運(yùn)動(dòng)的最大半徑彳對(duì)應(yīng)的圓周，與圓弧形通道正中心的圓弧相切于必

點(diǎn).若質(zhì)子從圓弧通道外側(cè)邊緣的十點(diǎn)射出，則質(zhì)子射出時(shí)的動(dòng)能E是多少？要變

更質(zhì)子從圓弧通道中射出時(shí)的位置，可以實(shí)行哪些方法？

9.（2023房山一23題）（18分）

1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計(jì)出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的〃形金屬盒半

徑為憶兩盒間接溝通電源，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過狹縫的時(shí)間可以忽視不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)

磁場(chǎng)與盒面垂直，力處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子，質(zhì)量為〃八電荷量為S（質(zhì)子初速度很

小，可以忽視）在加速器中被加速，加速電壓為〃.加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)

和重力作用，求：

（1）離子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)中的速度匕

（2）粒子在電場(chǎng)中最多被加速多少次.

（3）要使質(zhì)子每次經(jīng)過電場(chǎng)都被加速，則溝通電源的周期為多大.在實(shí)際裝接交流電源

置設(shè)計(jì)中，可以實(shí)行哪些措施盡量削減帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)行時(shí)間.

10.（2D23東城二24題）（20分）

我們知道：電流四周有磁場(chǎng)。圖1所示為環(huán)形電流四周磁場(chǎng)的分布狀況。依據(jù)電磁學(xué)理論可知，半徑為R、電

流強(qiáng)度為I的環(huán)形電流中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小8=其中k為已知常量。

R

圖

11112圖3

(D正切電流計(jì)是19世紀(jì)獨(dú)創(chuàng)的一種儀器，它可以利用小磁針的偏轉(zhuǎn)來測(cè)量電流。圖2為其垢構(gòu)示意圖，在一

個(gè)豎直放置、半徑為“匝數(shù)為N的圓形線圈的圓心0處，放一個(gè)可以繞豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針(帶有分

度盤)。線圈未通電流時(shí)，小磁針穩(wěn)定后所指方向與地磁場(chǎng)水平重量的方向一樣，調(diào)整線圈方位，使其與靜止的小

磁針在同一豎直平面內(nèi)。給線圈通上待測(cè)電流后，小磁針偏轉(zhuǎn)了a角。己知儀器所在處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度水平重

量大小為B.o求：

a.待測(cè)電流在圓心0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。的大?。?/p>

b.待測(cè)電流L的大小。

(2)電流的本質(zhì)是電荷的定向運(yùn)動(dòng)，電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)意味著運(yùn)動(dòng)的電荷也可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。如圖3所示，一個(gè)

電荷量為q的點(diǎn)電荷以速度v運(yùn)動(dòng)，這將在與速度垂直的方向上、與點(diǎn)電荷相距為d的A點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)。請(qǐng)你利用上

面電流區(qū)生磁場(chǎng)的規(guī)律，自己構(gòu)建模型，求出該點(diǎn)電荷在此時(shí)的運(yùn)動(dòng)將在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小BAO

參考答案

1234

C1)CB

5.（16分）

（1）小球做平拋運(yùn)動(dòng)有s=h=-gr,解得小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)水平距離s=

（2）空間只存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，小球所受合力為零，依據(jù)平衡條件有〃=

解得電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=幽，電場(chǎng)方向：豎直向上

q

（3）空間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力

設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)半徑為凡依據(jù)牛頓其次定律有夕%8=〃7矍",且由題知R=〃

解得磁感應(yīng)強(qiáng)度大小3=性，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外

hq

6.（16分）

（1）在速度選擇器中有：E當(dāng)①

方向由4板指向A板。（5分）

（2）在速度選擇器中，粒子所受的電場(chǎng)力等于洛倫茲力，有：qvBy=qE②

聯(lián)立①②式可得：酎=工③（5分）

B.d

（3）粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力供應(yīng)向心力。有: