帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(5)(已修改)
2025-05-31 06:16 本頁面
【正文】 第 3講 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 2021屆高考一輪物理復(fù)習(xí)課件必修（教科版） 考綱展示 復(fù)習(xí)目標(biāo) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動 .(Ⅱ) 、質(zhì)譜儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計、霍爾元件的工作原理及應(yīng)用 動問題的處理方法 :指電場、 和重力場并存，或其中某兩場 并存，或分區(qū)域存在．從場的復(fù)合形式上一般可分為如 下四種情況： ①相鄰場；②重疊場；③交替場；④交變場 . (1)．靜止或勻速直線運(yùn)動： 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受 合外力為零時，將處于 狀態(tài)或做 ． (2)． 勻速圓周運(yùn)動： 當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大 小 ， 方向 時 ， 帶電粒子在洛倫茲力的作用下 ， 在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做 運(yùn)動 ． 磁場 靜止 勻速直線運(yùn)動相等 相反 勻速圓周 (3)．一般的曲線運(yùn)動： 當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小 和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上，粒 子做 變速曲線運(yùn)動，這時粒子運(yùn)動軌跡既不是 圓弧，也不是拋物線． (4)．分階段運(yùn)動： 帶電粒子可能依次通過幾個情況不 同的復(fù)合場區(qū)域，其運(yùn)動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運(yùn)動 過程由幾種不同的運(yùn)動階段組成 . 非勻 裝置 原理圖 規(guī)律 速度選擇器 若 q v0B ＝ Eq ，即 v0＝EB，粒子做勻速直線運(yùn)動 磁流體發(fā)電機(jī) 等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電，兩極電壓為 U 時穩(wěn)定， qUd＝q v0B ， U ＝ v0Bd 電磁流 量計 UDq ＝ q v B 所以 v ＝UDB所以 Q ＝ v S ＝UDBπ??????D22 質(zhì)譜儀、回旋加速器《見第 2 講》 溫馨提示 復(fù)合場中重力是否考慮的三種情況 (1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因為其重力一般情況下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略．而對于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等，一般應(yīng)考慮其重力． (2)在題目中明確說明的按說明要求是否考慮重力． (3)不能直接判斷是否考慮重力的，在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動分析時，要由分析結(jié)果確定是否考慮重力 . ,充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)電場 .一帶電粒子 a(不計重力 )以一定的初速度由左邊界的 O點(diǎn)射入磁場、電場區(qū)域 ,恰好沿直線由區(qū)域右邊界的 O39。點(diǎn) (圖中未標(biāo)出 )穿出 .若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保留電場不變 ,另一個同樣的粒子 b(不計重力 )仍以相同初速度由 O點(diǎn)射入 ,從區(qū)域右邊界穿出 ,則粒子 b( ) O39。點(diǎn)下方 O39。點(diǎn)上方 ,在電場中的電勢能一定減小 ,動能一定減小 C 解析： a粒子要在電場、磁場的復(fù)合場區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動，則該粒子一定做勻速直線運(yùn)動，故對粒子 a有： Bqv=Eq 即只要滿足 E=Bv無論粒子帶正電還是負(fù)電，粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場區(qū)，當(dāng)撤去磁場只保留電場時，粒子b由于電性不確定，故無法判斷從 O’ 點(diǎn)的上方或下方穿出，故 AB錯誤；粒子 b在穿過電場區(qū)的過程中必然受到電場力的作用而做類似于平拋的運(yùn)動，電場力做正功，其電勢能減小，動能增大，故 C項正確 D項錯誤． 2。如圖所示，一帶電小球在一正交電場、磁場區(qū)域里 做勻速圓周運(yùn)動，電場方向豎直向下，磁場方向垂直紙 面向里，則下列說法正確的是 ( )． A．小球一定帶正電 B．小球一定帶負(fù)電 C．小球的繞行方向為順時針 D．改變小球的速度大小，小球?qū)⒉蛔鰣A周運(yùn)動 解析： 由于小球做勻速圓周運(yùn)動，有 qE＝ mg，電場力方向豎直向上，所以小球一定帶負(fù)電，故 A錯、 B正確；洛倫茲力提供小球做圓周運(yùn)動的向心力，由左手定則可判定小球繞行方向為順時針，故 C正確；改變小球速度大小，小球仍做圓周運(yùn)動， D正確． BC ,在 x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場 ,x軸下方存在垂直紙面向外 的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B/2的勻強(qiáng)磁場 ,一帶負(fù)電 的粒子從原點(diǎn) O以與 x軸成 30176。角斜向上射 入磁場 ,且在上方運(yùn)動半徑為 ( ) O x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動的半徑之比為 2∶1 2m/3qB x軸上方磁場時 ,沿 x軸前進(jìn) 3R D 解析 :由 r=mv/qB可知 ,粒子在 x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動的半徑之比為 1∶2, 所以選項 B錯誤 。粒子完成一次周期性運(yùn)動的時間： t=T1/6+T2/6 t=π m/3qB+2π m/3qB=π m/qB,所以選項 C錯誤 。粒子第二次射入 x軸上方磁場時沿 x軸前進(jìn)l=R+2R=3R,則粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)不能回到原點(diǎn) O,所以選項 A錯誤 ,選項 D正確 . ,其原理如圖所示 ,這臺加速器由兩個銅質(zhì) D形盒 D D2構(gòu)成 ,其間留有空隙 .下列說法正確的是 ( ) 解析 :回旋加速器的兩個 D形盒間隙分布周期性變化的電場 ,不斷地給帶電粒子加速使其獲得能量 。而 D形盒處分布有恒定不變的磁場 ,具有一定速度的帶電粒子在 D形盒內(nèi)受到磁場的洛倫茲力提供的向心力而做圓周運(yùn)動 。洛倫茲力不做功故不能使離子獲得能量 ,選項 C、 D錯 。離子源在回旋加速器的中心附近 ,所以正確選項為 A. A ，空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電 場和勻強(qiáng)磁場，電場的方向豎直向下，磁 場方向垂直紙面向里，一帶電油滴 P恰好處 于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是 ( )． A．若僅撤去磁場， P可能做勻加速直線運(yùn)動 B．若僅撤去電場， P可能做勻加速直線運(yùn)動 C．若給 P一初速度， P不可能做勻速直線運(yùn)動 D．若給 P一初速度， P可能做勻速圓周運(yùn)動 D 解析： P處于靜止?fàn)顟B(tài)，帶負(fù)電荷， mg＝ qE，若僅撤去磁場， P仍靜止， A錯；僅撤去電場，P向下加速，同時受到洛倫茲力，將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動， B錯；給 P一初速度，垂直磁場方向，因 mg＝ qE， P只受洛倫茲力作用，將做勻速圓周運(yùn)動， C錯、 D對． 考點(diǎn)一 帶電粒子在分離復(fù)合場中的運(yùn)動 【 典例 1】 (2021課標(biāo)全國卷 ， 25)如圖所示 ， 一半徑為 R 的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面 (紙面 )． 在柱 形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場 ， 一質(zhì)量為 m、 電荷量為 q的粒子沿圖中直線 在圓上的 a點(diǎn)射入柱形區(qū)域 ， 在圓上的 b點(diǎn)離 開該區(qū)域 ， 離開時速度方向與直線垂直 ． 圓心 O到直線的 距離為 電 場 ， 同一粒子以同樣速度沿直線在 a點(diǎn)射入柱形區(qū)域 ， 也 在 b點(diǎn)離開該區(qū)域 ． 若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B， 不計重力 ， 求電場強(qiáng)度的大小 ． 規(guī)范解答 粒子在磁場中做圓周運(yùn)動．設(shè)圓周的半徑為 r ，由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得 q v B ＝ mv2r ① 式中 v 為粒子在 a 點(diǎn)的速度． 過 b 點(diǎn)和 O 點(diǎn)作直線的垂線，分別與直線交于 c 和 d點(diǎn)．由幾何關(guān)系知，線段 ac 、 bc 和過 a 、 b 兩點(diǎn)的圓弧
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