文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
第38 讲 磁场对运动电荷的作用
——划重点之精细讲义系列
一．洛伦兹力
1．定义：运动电荷在磁场中所受的力．
2．大小
(1)v∥B 时，F＝0.
(2)v⊥B 时，F＝q v B .
(3)v 与B 夹角为θ 时，F＝q v B sin
_θ.
3．方向
(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反
方向．
(2)方向特点：F⊥B，F⊥v.即F 垂直于B 、
v 决定的平面．(注意B 和v 可以有任意
夹角)．
由于F 始终垂直于 v 的方向，故洛伦兹力永不做功．
二．带电粒子在磁场中的运动
1．若v∥B，带电粒子以入射速度v 做匀速直线运动．
2．若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v 做匀速圆周运动．
3．基本公式
(1)向心力公式：qvB＝m.
(2)轨道半径公式：r＝.
(3)周期公式：T＝＝.
f＝＝.
ω＝＝2πf＝.
三．洛伦兹力的应用实例
1．回旋加速器
(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源．D 形
盒处于匀强磁场中．
(2)原理：交变电流的周期和粒子
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D 形盒缝隙，
两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由qvB＝，得Ekm＝，
可见粒子获得的最大动能由磁感应强度
B 和D 形盒半径R 决定，与加速电压无关．
2．质谱仪
(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等组成．
(2)原理：粒子由静止在加速电场中被加速，根据动能定理qU＝mv2可知进入磁场
的速度v＝.粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，q v B
＝.由以上几式可得出需要研究的物理量如粒子轨道半径、粒子质量、比荷等．
考点一 对洛伦兹力的理解
1．洛伦兹力的特点
(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．
(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．
(3)洛伦兹力一定不做功．
2．洛伦兹力与安培力的联系及区别
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力．
(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功．
3．洛伦兹力与电场力的比较
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【典例1】下列关于洛伦兹力的说法中，正确的是( )
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q 改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不
变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析：选B.因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方
向有关，如当粒子速度与磁场垂直时F＝qvB，当粒子速度与磁场平行时F＝0.又由于
洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向
也不同，所以A 选项错．因为＋q 改为－q 且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向
不变，再由F＝qvB 知大小也不变，所以B 选项正确．因为电荷进入磁场时的速度方
向可以与磁场方向成任意夹角，所以C 选项错．因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因
此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速
度的方向不断改变，所以D 选项错．
【典例2】(多选)如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N
两小孔中，O 为M、N 连线的中点，连线上a、b 两点关于O 点对称．导线均通有大小
相等、方向向上的电流．已知长直导线周围产生的磁场的磁感应强度B＝k，式中k 是
常数，I 是导线中的电流，r 为对应点到导线的距离．一带正电的小球以初速度v0从a
点出发沿MN 连线运动到b 点．关于上述过程，下列说法正确的是( )
A．小球先做加速运动后做减速运动
B．小球一直做匀速直线运动
C．小球对桌面的压力先减小后增大
D．小球对桌面的压力一直在增大
解析：选BD.由右手螺旋定则可知，M 处的通电导线在MO 区域产生的磁场垂直
于MO 向里， 离导线越远磁场越弱，所以磁场由M 到O 逐渐减弱；N 处的通电导线在
ON 区域产生的磁场垂直于ON 向外，由O 到N 逐渐增强，带正电的小球由a 点沿连线
MN 运动到b 点，受到的洛伦兹力F＝Bqv 为变力，则从M 到O 洛伦兹力的方向向上，
随磁场的减弱而减小，从O 到N 洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强而增大，所以对
桌面的压力一直在增大，D 正确，C 错误；由于桌面光滑，洛伦兹力始终沿竖直方向，
所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，B 正确、A 错误．
【典例3】如图，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强
磁场(未画出)．一带电粒子从紧贴铝板上表面的P 点垂直于铝板向上射出，从Q 点穿
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
越铝板后到达PQ 的中点O.已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷
量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )
A．2
B．
C．1
D.
解析：选D.根据洛伦兹力提供向心力得qvB＝，粒子的动能Ek＝mv2，由此得磁感
应强度B1＝，结合题意知动能和半径都减小为原来的一半，则磁感应强度B2＝，故＝，
故D 正确．
【典例4】如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向
右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a 点进入电磁场并刚好能沿ab 直线向上运
动．下列说法中正确的是( )
A．微粒一定带负电
B．微粒的动能一定减小
C．微粒的电势能一定增加
D．微粒的机械能不变
解析：选A.对该微粒进行受力分析得：它受到竖直向下的重力、水平方向的电场
力和垂直速度方向的洛伦兹力，其中重力和电场力是恒力，由于粒子沿直线运动，则
可以判断出其受到的洛伦兹力也是恒定的，即该粒子是做匀速直线运动，动能不变，
所以B 项错误；如果该微粒带正电，则受到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力，所
以微粒受到的力不会平衡，故该微粒一定带负电，A 项正确；该微粒带负电，向左上
方运动，所以电场力做正功，电势能一定是减小的，C 项错误；因为重力势能增加，
动能不变，所以该微粒的机械能增加，D 项错误．
理解洛伦兹力的四点注意
(1)正确分析带电粒子所在区域的合磁场方向．
(2)判断洛伦兹力方向时，特别区分电荷的正、负，并充分利用F⊥B、F⊥v 的特
点．
(3)计算洛伦兹力大小时，公式F＝qvB 中，v 是电荷与磁场的相对速度．
(4)洛伦兹力对运动电荷(或带电体)不做功、不改变速度的大小，但它可改变运动
电荷(或带电体)速度的方向，影响带电体所受其他力的大小，影响带电体的运动时间等．
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动
1．带电粒子在匀强磁场中运动圆心、半径及时间的确定方法．
(1)圆心的确定
①已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作
垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示，
P 为入射点，M 为出射点)．
②已知入射方向、入射点和出射点的位置时，
可以通过入射点作
入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中
垂线，这两条垂线
的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P 为
入射点，M 为出射
点)．
③若只已知一个点及运动方向，也知另外某
时刻的速度方向，
但不确定该速度方向所在的点，如图丙所示，此时要将其中一速度的延长线与另一速
度的反向延长线相交成一角（∠PAM），画出该角的角平分线，它与已知点的速度的
垂线交于一点O，该点就是圆心。
（2）如何确定“半径”：
方法一：由物理方程求：半径R＝；
方法二：由几何方程求：一般由数学知识（勾股定理、三角函数等）计算来确定。
例：（右图）R＝或由R2＝L2＋（R－d）2求得R＝。
3．如何确定“圆心角与时间”
（1）圆心角的确定
①速度的偏向角φ＝圆弧所对应的圆心角（回旋角）θ＝2 倍的弦切角α，即φ＝θ
＝2α＝ωt，如图（d）所示。
②偏转角φ 与弦切角α 的关系：φ<180°时，φ＝2α；φ>180°时，φ＝360°－2α。
（2）时间的计算方法。
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
方法一：由圆心角求，t＝·T；
方法二：由弧长求，t＝。
2．重要推论
(1)当速度v 一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中
运动的时间越长．
(2)当速率v 变化时，圆心角大的运动时间长．
考向1：圆形磁场区域
(1)圆形边界中，若带电粒子沿径向射入必沿径向射出，如图所示，轨迹圆与区域
圆形成相交圆，巧用几何关系解决．
(2)带电粒子在圆形磁场中不沿径向，轨迹圆与区域圆相交，抓住两圆心，巧用对
称性解决．
【典例1】(多选)如图所示，以O 为圆心、MN 为直径的圆的左半部分内有垂直纸
面向里的匀强磁场，三个不计重力、质量相同、带电荷量相同的带正电粒子a、b 和c
以相同的速率分别沿aO、bO 和cO 方向垂直于磁场射入磁场区域，已知bO 垂直
MN，aO、cO 与bO 的夹角都为30°，a、b、c 三个粒子从射入磁场到射出磁场所用时
间分别为ta、tb、tc，则下列给出的时间关系可能正确的是( )
A．ta＜tb＜tc
B．ta＞tb＞tc
C．ta＝tb＜tc
D．ta＝tb＝tc
解析 粒子带正电，偏转方向如图所示，粒子在磁场中的运动周期相同，在磁场
中运动的时间t＝T，故粒子在磁场中运动对应的圆心角越大，运动时间越长．设粒子
的运动半径为r，圆形区域半径为R，当粒子a 恰好从M 点射出磁场时，r＝R，当粒子
b 恰好从M 点射出磁场时，r＝R，如图甲所示，ta＜tb＝tc.当r>R 时，粒子a 对应的圆
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
心角最小，c 对应的圆心角最大，tc>tb>ta；当r≤R，轨迹如图乙所示，ta＝tb＝tc.同理，
R<r≤R 时，ta<tb＝tc.A、D 正确．
答案 AD
【典例2】一圆筒处于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平
行，筒的横截面如图所示．图中直径MN 的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速
度ω 顺时针转动．在该截面内，一带电粒子从小孔M 射入筒内，射入时的运动方向与
MN 成30°角．当筒转过90°时，该粒子恰好从小孔N 飞出圆筒．不计重力．若粒子在
筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为( )
A.
B．
C.
D.
解析 如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆弧
所对应的圆心角由几何
知识知为30°，则＝·，即＝，选项A 正确．
答案 A
考向2：直线边界(进、出磁场具有对称性，如图所示)
【典例3】 (多选)如图，两个初速度大小相同的同种离子a 和b，从O 点沿垂直磁
场方向进入匀强磁场，最后打到屏P 上，不计重力，下列说法正确的有( )
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．a、b 均带正电
B．a 在磁场中飞行的时间比b 的短
C．a 在磁场中飞行的路程比b 的短
D．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近
解析 a、b 粒子做圆周运动的半径都为R＝，画出轨迹如图所示，圆O1、O2分别
为b、a 的轨迹，a 在磁场中转过的圆心角大，由t＝T＝和轨迹图可知A、D 选项正确．
答案 AD
考向3：平行边界(存在临界条件，如图所示)
【典例4】如图所示，一个理想边界为PQ、MN 的匀强磁场区域，磁场宽度为d，
方向垂直纸面向里．一电子从O 点沿纸面垂直PQ 以速度v0进入磁场．若电子在磁场
中运动的轨道半径为2d.O′在MN 上，且OO′与MN 垂直．下列判断正确的是( )
A．电子将向右偏转
B．电子打在MN 上的点与O′点的距离为d
C．电子打在MN 上的点与O′点的距离为d
D．电子在磁场中运动的时间为
解析 电子带负电，进入磁场后，根据左手定则判断可知，所受的洛伦兹力方向
向左，电子将向左偏转，如图所示，A 错误；设电子打在MN 上的点与O′点的距离
为x，则由几何知识得：x＝r－＝2d－＝(2－)d，故B、C 错误；设轨迹对应的圆心角
为θ，由几何知识得：sin θ＝＝0.5，得θ＝，则电子在磁场中运动的时间为t＝＝，故
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
D 正确．
答案 D
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
考点三 回旋加速器和质谱仪
1．质谱仪的主要特征
将质量数不等，电荷数相等的带电粒子经同一电场加速后进入偏转磁场．各粒子
由于轨道半径不同而分离，其轨道半径r＝＝＝＝ .在上式中，B、U、q 对同一元素均
为常量，故r∝，根据不同的半径，就可计算出粒子的质量或比荷．
2．回旋加速器的主要特征
(1)带电粒子在两D 形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，与带
电粒子的速度无关．
(2)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个初速度为零的匀加速直线
运动．
(3)带电粒子每加速一次，回旋半径就增大一次，所以各半径之比为1∶∶∶…
(4)粒子的最后速度v＝，可见带电粒子加速后的能量取决于D 形盒的最大半径和
磁场的强弱．
【典例1】(多选)图为某磁谱仪部分构件的示意图．图中，永磁铁提供匀强磁场，
硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电
子和质子．当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是( )
A．电子与正电子的偏转方向一定不同
B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同
C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子
D．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小
解析：选AC.电子、正电子和质子垂直进入磁场时，所受的重力均可忽略，受到
的洛伦兹力方向与其电性有关，由左手定则可知A 正确；由轨迹半径R＝知，若电子
与正电子进入磁场时的速度不同，则其运动的轨迹半径也不相同，故B 错误；由R＝
＝知D 错误；因为质子和正电子的速度未知，半径关系不确定，故依据粒子运动轨迹
无法判断该粒子是质子还是正电子，C 正确．
【典例2】(多选)如图所示是医用回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D 形金
属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核(H)和氦核
(He)．下列说法中正确的是( )
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．氘核(H)的最大速度较大
B．它们在D 形盒内运动的周期相等
C．氦核(He)的最大动能较大
D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
解析：选BC.粒子在回旋加速器中能达到的最大速度，取决于在最外圈做圆周运
动的速度．根据qvB＝m，得v＝，两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，A 错误．
带电粒子在磁场中运动的周期T＝，两粒子的比荷相等，所以周期相等，B 正确．最大
动能Ek＝mv2＝，两粒子的比荷相等，但质量不等，所以氦核最大动能大，C 正确．回
旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期与交流电的周期相同，否则无法加速，
D 错误．
【典例3】现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，
其中加速电压恒定．质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从
出口离开磁场．若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它
经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12 倍．此离
子和质子的质量比约为( )
A．11
B．12
C．121
D．144
解析：选D.带电粒子在加速电场中运动时，有qU＝mv2，在磁场中偏转时，其半
径r＝，由以上两式整理得：r＝ .由于质子与一价正离子的电荷量相同，B1∶B2＝
1∶12，当半径相等时，解得：＝144，选项D 正确．
【典例4】(多选)如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直于纸
面、磁感应强度大小可调的匀强磁场(环形区域的宽度非常小)．质量为m、电荷量为q
的带正电粒子可在环中做半径为R 的圆周运动．A、B 为两块中心开有小孔的距离很近
的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A 板刚进入AB 之间时，A 板电势升
高到＋U，B 板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速．每当粒子离开B 板
时，A 板电势又降为零．粒子在电场中一次次加速使得动能不断增大，而在环形区域
内，通过调节磁感应强度大小可使绕行半径R 不变．已知极板间距远小于R，则下列
说法正确的是( )
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里
B．粒子从A 板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N 圈后回到A 板时
获得的总动能为NqU
C．粒子在绕行的整个过程中，A 板电势变化周期不变
D．粒子绕行第N 圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为
解析：选BD.由题意知粒子在轨道内做顺时针圆周运动，根据左手定则可判断匀
强磁场的磁场方向垂直于纸面向外，所以A 错误；由于粒子在做圆周运动的过程中洛
伦兹力不做功，在AB 板间电场力做功W＝qU，所以粒子绕行N 圈后回到A 板时获得
的总动能为NqU，故B 正确；由于粒子的轨道半径R 不变，而粒子做圆周运动第N 圈
的速度为vN，根据NqU＝mv，可得粒子圆周运动的速度增大，根据R＝，T＝＝2π，
所以周期减小，故A 板电势变化周期变小，故C 错误；粒子绕行第N 圈时，NqU＝
mv，所以vN＝ ，又R＝，联立得B＝ ，所以D 正确．
1．（2023·北京·统考高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向
外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场
垂直。管道横截面半径为a，长度为l（
）。带电粒子束持续以某一速度v 沿轴
线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰
撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为
，
不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（ ）
A．粒子在磁场中运动的圆弧半径为a
B．粒子质量为
C．管道内的等效电流为
D．粒子束对管道的平均作用力大小为
【答案】C
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】A．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半
径为
r=a
故A 正确，不符合题意；
B．根据
可得粒子的质量
故B 正确，不符合题意；
C．管道内的等效电流为
单位体积内电荷数为
则
故C 错误，符合题意；
D．由动量定理可得
粒子束对管道的平均作用力大小
联立解得
故D 正确，不符合题意。
故选C。
2．（2022·广东·高考真题）如图所示，一个立方体空间被对角平面
划分成两个
区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z 轴平行的匀强磁场。一质
子以某一速度从立方体左侧垂直
平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于
质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是（ ）
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】AB．由题意知当质子射出后先在MN 左侧运动，刚射出时根据左手定则可知
在MN 受到y 轴正方向的洛伦兹力，即在MN 左侧会向y 轴正方向偏移，做匀速圆周运
动，y 轴坐标增大；在MN 右侧根据左手定则可知洛伦兹力反向，质子在y 轴正方向上
做减速运动，故A 正确，B 错误；
CD．根据左手定则可知质子在整个运动过程中都只受到平行于xOy 平面的洛伦兹力作
用，在z 轴方向上没有运动，z 轴坐标不变，故CD 错误。
故选A。
3．（2023·广东·统考高考真题）某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为
，磁感
应强度大小为
，质子加速后获得的最大动能为
．根据给出的数据，可
计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为（忽略相对论效应，
）（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】洛伦兹力提供向心力有
质子加速后获得的最大动能为
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得最大速率约为
故选C。
4．（2023·海南·统考高考真题）如图所示，带正电的小球竖直向下射入垂直纸面向里
的匀强磁场，关于小球运动和受力说法正确的是（ ）
A．小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右
B．小球运动过程中的速度不变
C．小球运动过程的加速度保持不变
D．小球受到的洛伦兹力对小球做正功
【答案】A
【详解】A．根据左手定则，可知小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右，A 正确；
BC．小球受洛伦兹力和重力的作用，则小球运动过程中速度、加速度大小，方向都在
变，BC 错误；
D．洛仑兹力永不做功，D 错误。
故选A。
5．（2023·山西·统考高考真题）一电子和一α 粒子从铅盒上的小孔O 竖直向上射出后，
打到铅盒上方水平放置的屏幕P 上的a 和b 两点，a 点在小孔O 的正上方，b 点在a 点
的右侧，如图所示。已知α 粒子的速度约为电子速度的
，铅盒与屏幕之间存在匀强
电场和匀强磁场，则电场和磁场方向可能为（ ）
A．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里
B．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外
C．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里
15
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
D．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外
【答案】C
【详解】A．带电粒子在电场和磁场中运动，打到a 点的粒子电场力和洛伦兹力平衡，
当电场向左磁场垂直直面向里时，因
粒子带正电，则受到向左的电场力和向左的洛
伦兹力，则会打到a 点左侧；同理电子带负电，受到向右的电场力和向右的洛伦兹力，
则电子会打到a 点右侧，A 错误；
B．因
粒子带正电，设带电量为2q，速度v，电子带负电，电量-q，电子速度v＇
>v，若电场方向向左，磁场方向向外，则如果
粒子打在a 点则受到向左的电场力和
向右的洛伦兹力平衡
因电子带负电，电量-q，且电子速度大，受到向左的洛伦兹力qv＇B 大于向右的电场
力qE，则电子从而向左偏转；同理如果电子打在a 点，则
，所以此时
粒子
向左的电场力2qE 大于向右的洛伦兹力2qvB，则向左偏转，不会打在b 点，B 错误；
CD．电场方向向右，磁场垂直纸面向里，如果
粒子打在a 点，即向右的电场力和向
左的洛伦兹力平衡
电子速度大，受到向右的洛伦兹力qv＇B 大于向左的电场力qE 则向右偏转，从而达到
b 点；同理如果电子打在a，
则
粒子向右的电场力2qE 大于向左的洛伦兹力
2qvB 从而向右偏转，会打在b 点；
同理电场向右磁场垂直纸面向外时，
粒子受到向右的电场力和洛伦兹力，电子受到
向左的电场力和洛伦兹力不能受力平衡打到a 点，故C 正确，D 错误；
故选C。
6．（2022·海南·高考真题）有一个辐向分布的电场，距离O 相等的地方电场强度大小
相等，有一束粒子流通过电场，又垂直进入一匀强磁场，则运动轨迹相同的粒子，它
们具有相同的（ ）
16
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．质量
B．电量
C．比荷
D．动能
【答案】C
【详解】粒子在辐射电场中以速度做匀速圆周运动，电场力完全提供向心力，根据
牛顿第二定律可知
解得
粒子在匀强磁场中
解得
粒子不同场中的轨迹相同，即粒子在不同场中转动半径相同，所以这些粒子具有相同
的速度和比荷
。
故选C。
7．（多选）（2022·辽宁·高考真题）粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面
的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。两个粒
子先后从P 点沿径向射入磁场，粒子1 沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M 点。
粒子2 经磁场偏转后打在探测器上的N 点。装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒
子间相互作用力。下列说法正确的是（ ）
17
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．粒子1 可能为中子
B．粒子2 可能为电子
C．若增大磁感应强度，粒子1 可能打在探测器上的Q 点
D．若增大粒子入射速度，粒子2 可能打在探测器上的Q 点
【答案】AD
【详解】AB．由题图可看出粒子1 没有偏转，说明粒子1 不带电，则粒子1 可能为中
子；粒子2 向上偏转，根据左手定则可知粒子2 应该带正电，A 正确、B 错误；
C．由以上分析可知粒子1 为中子，则无论如何增大磁感应强度，粒子1 都不会偏转，
C 错误；
D．粒子2 在磁场中洛伦兹力提供向心力有
解得
可知若增大粒子入射速度，则粒子2 的半径增大，粒子2 可能打在探测器上的Q 点，D
正确。
故选AD。
8．（多选）（2022·湖北·统考高考真题）如图所示，一带电粒子以初速度v0沿x 轴正
方向从坐标原点О 射入，并经过点P（a>0，b>0）。若上述过程仅由方向平行于y 轴
的匀强电场实现，粒子从О 到Р 运动的时间为t1，到达Р 点的动能为Ek1。若上述过程
仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现，粒子从O 到Р 运动的时间为t2，到达Р 点的动
能为Ek2。下列关系式正确的是·（ ）
A．t1<t2
B．t1> t2
18
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
C．Ek1<Ek2
D．Ek1>Ek2
【答案】AD
【详解】AB．该过程中由方向平行于y 轴的匀强电场实现，此时粒子做类平抛运动，
沿x 轴正方向做匀速直线运动；当该过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现时，此
时粒子做匀速圆周运动，沿x 轴正方向分速度在减小，根据
可知
t1<t2
故A 正确，B 错误。
CD．该过程中由方向平行于y 轴的匀强电场实现，此时粒子做类平抛运动，到达P 点
时速度大于v0；当该过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现时，此时粒子做匀速圆
周运动，到达P 点时速度等于v0，而根据
可知
Ek1>Ek2
故C 错误，D 正确。
故选AD。
9．（多选）（2022·湖北·统考高考真题）在如图所示的平面内，分界线SP 将宽度为L
的矩形区域分成两部分，一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场，另一部分充满
方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，SP 与磁场左右边界垂直。
离子源从S 处射入速度大小不同的正离子，离子入射方向与磁场方向垂直且与SP 成
30°角。已知离子比荷为k，不计重力。若离子从Р 点射出，设出射方向与入射方向的
夹角为θ，则离子的入射速度和对应θ 角的可能组合为（ ）
19
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．
kBL，0°
B．
kBL，0°
C．kBL，60°
D．2kBL，60°
【答案】BC
【详解】若粒子通过下部分磁场直接到达P 点，如图
根据几何关系则有
可得
根据对称性可知出射速度与SP 成30°角向上，故出射方向与入射方向的夹角为θ=60°。
当粒子上下均经历一次时，如图
因为上下磁感应强度均为B，则根据对称性有
根据洛伦兹力提供向心力有
可得
20
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
此时出射方向与入射方向相同，即出射方向与入射方向的夹角为θ=0°。
通过以上分析可知当粒子从下部分磁场射出时，需满足
（n=1，2，3……）
此时出射方向与入射方向的夹角为θ=60°；
当粒子从上部分磁场射出时，需满足
（n=1，2，3……）
此时出射方向与入射方向的夹角为θ=0°。
故可知BC 正确，AD 错误。
故选BC。
10．（多选）（2022·广东·高考真题）如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的
匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M 点由静止释放，沿图中所示轨迹依次
经过N、P 两点。已知M、P 在同一等势面上，下列说法正确的有（ ）
A．电子从N 到P，电场力做正功
B．N 点的电势高于P 点的电势
C．电子从M 到N，洛伦兹力不做功
D．电子在M 点所受的合力大于在P 点所受的合力
【答案】BC
【详解】A．由题可知电子所受电场力水平向左，电子从N 到P 的过程中电场力做负功，
故A 错误；
B．根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知N 点的电势高于P 点，故B 正确；
C．由于洛伦兹力一直都和速度方向垂直，故电子从M 到N 洛伦兹力都不做功；故C
正确；
D．由于M 点和P 点在同一等势面上，故从M 到P 电场力做功为0，而洛伦兹力不做
功，M 点速度为0，根据动能定理可知电子在P 点速度也为0，则电子在M 点和P 点
都只受电场力作用，在匀强电场中电子在这两点电场力相等，即合力相等，故D 错误；
故选BC。
11．（2022·天津·高考真题）如图所示，M 和N 为平行金属板，质量为m，电荷量为q
21
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
的带电粒子从M 由静止开始被两板间的电场加速后，从N 上的小孔穿出，以速度v 由
C 点射入圆形匀强磁场区域，经D 点穿出磁场，CD 为圆形区域的直径。已知磁场的磁
感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，粒子速度方向与磁场方向垂直，重力略不
计。
（1）判断粒子的电性，并求M、N 间的电压U；
（2）求粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r；
（3）若粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，求粒子在磁场中运动的时间t。
【答案】（1）正电，
；（2）
；（3）
【详解】（1）带电粒子在磁场中运动，根据左手定则可知粒子带正电。粒子在电场中
运动由动能定理可知
解得
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力提供向心力，有
解得
（3）设粒子运动轨道圆弧对应的圆心角为
，如图
22
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
依题意粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，由几何关系，得
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T，有
带电粒子在磁场中运动的时间
联立各式解得
1．(多选)如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放
一通电直导线AB 时，发现射线的径迹向下偏，则( )
A．导线中的电流从A 流向B
B．导线中的电流从B 流向A
C．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB 中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB 中的电流方向无关
解析：选BC.由于AB 中通有电流，在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力
的作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向里，所以
根据安培定则，AB 中的电流从B 流向A.当AB 中的电流方向变为从A 流向B 时，则AB
上方的磁场方向变为垂直纸面向外，电子所受的洛伦兹力变为向上，电子束的径迹变
为向上偏转．选项B、C 正确．
2．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应
23
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的
( )
A．轨道半径减小，角速度增大
B．轨道半径减小，角速度减小
C．轨道半径增大，角速度增大
D．轨道半径增大，角速度减小
解析：选D.因洛伦兹力不做功，故带电粒子从较强磁场区域进入到较弱的磁场区
域后，其速度大小不变，由r＝知，轨道半径增大；由角速度ω＝知，角速度减小，选
项D 正确．
3．如图所示，半径为R 的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强
度大小为B，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q(q>0)、质量为m 的粒子沿平行于直
径ab 的方向射入磁场区域，射入点与ab 的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时
运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)( )
A.
B．
C.
D.
解析：选B. 如图所示，粒子做圆周运动的圆心O2必在过入射点垂直于入射速度
方向的直线EF 上，由于粒子射入、射出磁场时运动方向间的夹角为60°，故圆弧ENM
对应圆心角为60°，所以△EMO2 为等边三角形．由于O1D＝，所以∠EO1D＝60°，
△O1ME 为等边三角形，所以可得到粒子做圆周运动的半径EO2＝O1E＝R，由qvB＝，
得v＝，B 正确．
4．如图为质谱仪的结构原理图，磁场方向如图，某带电粒子穿过S′孔打在MN
板上的P 点．则( )
A．该粒子一定带负电
B．a 极板电势一定比b 极板高
24
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
C．到达P 点粒子的速度大小与a、b 间电、磁场强弱无关
D．带电粒子的比值越大，PS′间距离越大
解析：选B.粒子在MN 右侧的磁场中向上偏转，由左手定则可知粒子带正电，故
A 错误；由左手定则可知，粒子在选择器中受向上的洛伦兹力，此时粒子受力平衡，
电场力的方向向下，所以电场强度的方向也向下，a 极板电势一定比b 极板高，故B 正
确；由qE＝qvBab可知，粒子的速度v＝，到达P 点粒子的速度大小与a、b 间电、磁
场强弱有关，故C 错误；由洛伦兹力提供向心力得qvB＝，则＝，知比荷越大，r 越小，
PS′间距离越小，故D 错误．
5．如图所示，沿x 方向有界、沿y 方向无界的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直
纸面向内，大量的速率不同的电子(不计重力)从O 点沿x 轴正方向进入磁场，最终离开
磁场．下列判断正确的是( )
A．所有的电子都向x 轴下方偏转
B．所有的电子都做类平抛运动
C．所有的电子在磁场中运动时速度不变
D．只要是速率不同的电子，它们在磁场中运动的时间就一定不同
解析：选A.根据左手定则，可以判断电子受到的洛伦兹力的方向向下，所以所有
的电子都向x 轴下方偏转，A 正确．电子在磁场中做匀速圆周运动，B 错误．洛伦兹力
对电荷不做功，所有的电子在磁场中运动时速度大小不变，但方向时刻改变，C 错误．
电子的速度不同，所有电子在磁场旋转半个圆周后射出磁场，t＝＝都相同，它们运动
的时间都相同，D 错误．
6．如图，ABCD 是一个正方形的匀强磁场区域，经相等加速电压加速后的甲、乙
两种带电粒子分别从A、D 射入磁场，均从C 点射出，则它们的速率v 甲∶v 乙和它们通
过该磁场所用时间t 甲∶t 乙的值分别为( )
A．1∶1 2∶1
B．1∶2 2∶1
C．2∶1 1∶2
D．1∶2 1∶1
解析：选B.带电粒子在电场中加速有qU＝mv2，带电粒子在磁场中偏转有qvB＝
m，联立解得v＝，即v∝，故＝＝；甲粒子在磁场中偏转用时t 甲＝，乙粒子在磁场中
偏转用时t 乙＝可得，＝＝.由以上分析计算可知选项B 正确．
7．美国物理学家劳伦斯于1932 年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做
25
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，
使人类在获得较高能量的带电粒子方面前进了一步．如图所示为一种改进后的回旋加
速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C 板间，带电粒子
从P0处由静止释放，并沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D 形盒中的匀强
磁场做匀速圆周运动．对于这种改进后的回旋加速器．下列说法正确的是( )
A．带电粒子每运动一周被加速一次
B．P1P2＝P2P3
C．加速粒子的最大速度与D 形盒的尺寸无关
D．加速电场方向需要做周期性的变化
解析：选A.由图可知带电粒子每运动一周被加速一次，加速电场方向不需要做周
期性变化，A 正确，D 错误．由动能定理得nqU＝mv2，又qBv＝m，可得R＝ ，R 与
加速次数不成正比，故B 错误．最大动能为Ek＝，R0为D 形盒半径，可知C 错误．
8．(多选)如图所示，带正电的A 粒子和B 粒子先后以同样大小的速度从宽度为d
的有界匀强磁场的边界上的O 点分别以30°和60°(与边界的夹角)射入磁场，又都恰好
不从另一边界飞出，则下列说法中正确的是( )
A．A、B 两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是
B．A、B 两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是
C．A、B 两粒子之比是
D．A、B 两粒子之比是
解析：选BD.由题意知，粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力，根据Bqv＝
m，得r＝.由几何关系可得，对粒子B：rBcos 60°＋rB＝d，对粒子A：rAcos 30°＋rA＝
d，联立解得＝，所以A 错误，B 正确．再根据r＝，可得A、B 两粒子之比是，故C
错误，D 正确．
9．如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN 为理想边界，磁感应强度分别为
B1、B2.一个质量为m、电荷量为e 的电子从MN 上的P 点沿垂直于磁场的方向射入匀
强磁场B1中，其运动轨迹为图中虚线所示的“心”形图线．则以下说法正确的是(
)
26
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．电子的运行轨迹为PENCMDP
B．电子运行一周回到P 用时为T＝
C．B1＝2B2
D．B1＝4B2
解析：选C.根据左手定则可知：电子从P 点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1
时，受到的洛伦兹力方向向上，所以电子的运行轨迹为PDMCNEP，故A 错误；电子
在整个过程中，在匀强磁场B1中运动两个半圆，即运动一个周期，在匀强磁场B2中运
动半个周期，所以T＝＋，故B 错误；由图象可知，电子在匀强磁场B1中运动半径是
在匀强磁场B2中运动半径的一半，根据r＝可知，B1＝2B2，故C 正确，D 错误．
10．(多选)如图所示，宽度为d 的双边界有界磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感
应强度大小为B.一质量为m、带电荷量为＋q 的带电粒子(不计重力)从MN 边界上的A
点沿纸面垂直MN 以初速度v0进入磁场．已知该带电粒子的比荷＝，其中A′为PQ 上
的一点，且AA′与PQ 垂直．则下列判断正确的是( )
A．该带电粒子进入磁场后将向下偏转
B．该带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为2d
C．该带电粒子打在PQ 上的点与A′点的距离为d
D．该带电粒子在磁场中运动的时间为
解析：选BD.由左手定则知，该带电粒子进入磁场后将向上偏转，故A 错误．带
电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qv0B＝m，解得R＝，
又因为带电粒子的比荷＝，则有R＝2d，故B 正确．由几何关系可知，该带电粒子打
在PQ 上的点与A′点的距离为s＝R(1－cos 30°)＝2d×＝(2－)d，故C 错误．由图可知，
该带电粒子在匀强磁场中运动的圆心角为θ＝，所以粒子在磁场中运动的时间t＝×
＝，故D 正确．
11．如图所示，质量均为m、电荷量大小均为q 的正离子，从磁场边界上的一点A
以初速度
（与磁场边界夹角为30°）射入到匀强磁场中。已知磁感应强度大小为B，
方向垂直纸面向里，重力忽略不计。则（ ）
27
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．该粒子可能从图中C 点离开
B．该粒子在磁场中运动的轨道半径为
C．该粒子在磁场中运动的时间为
D．该粒子离开磁场的位置与A 点的距离为
【答案】B
【详解】A． 根据洛伦兹力提供向心力，作出粒子轨迹示意图，见下图，粒子从A
点左侧D 点离开磁场，A 错误；
B．洛伦兹力提供向心力，对粒子有
解得
B 正确；
B． 根据几何关系有，粒子在磁场中转过的圆心角为
，则有
解得
28
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
C 错误；
D．该粒子离开磁场的位置与A 点的距离为
D 错误。
故选B。
12．如图所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁
场，一束电子以不同的速率从O 点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁场后，分别从
a、b、c、d 四点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间ta、tb、tc、td，其大小关系
是（ ）
A．ta<tb<tc<td
B．ta＝tb＝tc＝td
C．ta＝tb<tc<td
D．ta＝tb>tc>td
【答案】D
【详解】电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为
四个电子m、q 相同，B 也相同，则它们圆周运动的周期相同。
A．画出电子运动的轨迹如图
从图看出，从a、b 两点射出的电子轨迹所对的圆心角都是
，则：
29
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
故A 错误；
BCD．从下图看出
从d 射出的电子轨迹所对的圆心角
根据圆周运动的时间
，T 相同时，圆心角越大，时间t 越大，所以
所以
ta＝tb>tc>td
故BC 错误，D 正确。
故选D。
13．平面OM 和平面ON 之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面
OM 上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质
量为m，电荷量为q（q>0）。粒子沿纸面以大小为v 的速度从OM 的某点向左上方射
入磁场，速度与OM 成30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON 只有一个交点，
并从OM 上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O 的距
离为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】带电粒子在磁场中做圆周运动
30
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
轨道半径为
轨迹与ON 相切，画出粒子的运动轨迹如图所示，由于
故△AO′D 为等边三角形，∠O′DA=60°，而∠MON=30°，则∠OCD=90°，故CO′D 为一
直线
故选D。
14．两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压为U1和U2的高频交流电源上，且
U2=2U1，有两个相同的带电粒子分别在这两个加速器中运动，设两个粒子在加速器中
运动的时间分别为t1和t2，获得的最大动能分别为Ek1和Ek2，则有（ ）
A．t1=t2，Ek1=Ek2
B．t1=t2，Ek1＜Ek2
C．t1>t2，Ek1=Ek2
D．t1>t2，Ek1＜Ek2
【答案】C
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，由其运动半径
可以知道，粒子获得的最大动能只与磁感应强度和D 型盒的半径有关，所以有
由粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
知两粒子在回旋加速器中运动一周所用的时间相同，设粒子在加速器中绕行的圈数为
n，则有
31
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
因为
所以
而粒子在加速器中的运动时间为
所以
故C 正确，ABD 错误。
故选C。
15．（多选）如图所示，竖直放置的金属板M 上放一个放射源C，可向纸面内各
个方向射出速率均为v 的α 粒子，P 是与金属板M 平行的足够大的荧光屏，到M 的距
离为d。现在P 与金属板M 间加上垂直纸面的匀强磁场，调整磁感应强度的大小，恰
使沿M 板向上射出的α 粒子垂直打在荧光屏上。若α 粒子的质量为m，电荷量为2e。
则（ ）
A．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B 的大小为
B．磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度B 的大小为
C．在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为2d
D．在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为4d
【答案】BC
【详解】AB．α 粒子带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，α 粒子的轨道
半径为d，则
得
32
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A 错误，B 正确；
CD．亮斑区的上边界是沿M 板向上射出的α 粒子，经
圆弧到达a 点；亮斑区的下边
界是垂直M 板射出的α 粒子，经
圆弧与屏相切的b 点，如图所示
所以亮斑区的长度为2d，C 正确，D 错误。
故选BC。
16．霍尔效应是美国物理学家霍尔（E．H．Hall）于1879 年发现的。其原理如图
所示，一块长为a、宽为b、高为c 的长方体金属元件，单位体积内自由电子数为n，
导体的电阻率为
，电子的电量大小为e，在导体的左右两端加上恒定电压U 和方向
垂直于上表面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面之间产生稳定的电
势差，称为霍尔电压。下列说法正确的是（ ）
A．导体前表面的电势低于后表面的电势
B．导体中电流的大小为
C．导体中自由电荷定向移动平均速率大小为
D．霍尔电压的大小为
【答案】AD
33
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】A．电子定向移动的方向与电流方向相反，有左手定则可知，前表面的电势低
于后表面，故A 正确；
B．根据电阻定律可得，导体在电流方向的电阻为
根据欧姆定律可得导体中电流的大小为
故B 错误；
C．设导体中自由电荷定向移动的平均速率为v，根据电流的微观表达式有
解得
故C 错误；
D．定向移动的电子所受电场力与洛伦兹力平衡，即
解得
故D 正确。
故选AD。
17．如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场，
一质量为m＝5.0×10－8 kg、电荷量为q＝1.0×10－6 C 的带电粒子．从静止开始经U0
＝10 V 的电压加速后，从P 点沿图示方向进入磁场，已知OP＝30 cm，(粒子重力不计，
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，求：
(1)带电粒子到达P 点时速度v 的大小；
(2)若磁感应强度B＝2.0 T，粒子从x 轴上的Q 点离开磁场，求OQ 的距离；
(3)若粒子不能进入x 轴上方，求磁感应强度B′满足的条件．
解析：(1)对带电粒子的加速过程，由
动能定理qU＝mv2
34
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
代入数据得：v＝20 m/s
(2) 带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有：
qvB＝得R＝
代入数据得：R＝0.50 m
而＝0.50 m
故圆心一定在x 轴上，轨迹如图甲所示．
由几何关系可知：
OQ＝R＋Rsin 53°
故OQ＝0.90 m
(3)带电粒子不从x 轴射出(如图乙)，由几何关系得：
OP＞R′＋R′cos 53°①
R′＝②
由①②并代入数据得：
B′＞ T＝5.33 T(取“≥”照样给分)
答案：(1)20 m/s (2)0.90 m (3)B′＞5.33 T
18．如图所示，一个带负电的粒子沿磁场边界从A 点射出，粒子质量为m、电荷
量为－q，其中区域Ⅰ、Ⅲ内的匀强磁场宽为d，磁感应强度为B，垂直纸面向里，区
域Ⅱ宽也为d，粒子从A 点射出后经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A 点，不计粒子重力．
(1)求粒子从A 点射出到回到A 点经历的时间t；
(2)若在区域Ⅱ内加一水平向左的匀强电场且区域Ⅲ的磁感应强度变为2B，粒子也
能回到A 点，求电场强度E 的大小；
(3)若粒子经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后返回到区域Ⅰ前的瞬间使区域Ⅰ的磁场反向且磁感
35
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
应强度减半，则粒子的出射点距A 点的距离为多少？
解析：(1)因粒子从A 点出发，经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A 点，由对称性可知
粒子做圆周运动的半径为r＝d
由Bqv＝m 得v＝
所以运动时间为t＝＝.
(2)在区域Ⅱ内由动能定理得
qEd＝mv－mv2
由题意知在区域Ⅲ内粒子做圆周运动的半径仍为r＝d
由2Bqv1＝m 得v1＝
联立解得E＝.
(3)改变区域Ⅰ内磁场后，粒子运动的轨迹如图所示．
由Bqv＝m 得R＝2d
所以OC＝＝d
粒子出射点距A 点的距离为s＝r＋R－OC＝(3－)d.
答案：(1) (2) (3)(3－)d
36
