物理高考熱點預測復習課件：49帶電粒子在組合場、復合場中的運動(已修改)
2025-01-28 09:30 本頁面
【正文】 第 9講 帶電粒子在組合場、復合場中的運動 【 考綱資訊 】 帶電粒子在勻強電場中的運動 Ⅱ 帶電粒子在勻強磁場中的運動 Ⅱ 質(zhì)譜儀和回旋加速器的基本原理 Ⅰ 【 考情快報 】 、復合場中的運動問題，題型一般為計算題，往往與各種運動規(guī)律及動能定理相聯(lián)系，但偶爾也會以選擇題的形式出現(xiàn)。 2022年高考對該知識內(nèi)容的考查主要是： (1)考查帶電粒子在組合場中的運動問題； (2)考查帶電粒子在復合場中的運動問題； (3)考查以帶電粒子在組合場、復合場中的運動規(guī)律為工作原理的儀器在科學領域、生活實際中的應用。 【 體系構(gòu)建 】 【 核心自查 】 1.“ 磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的區(qū)別 磁 偏 轉(zhuǎn) 電 偏 轉(zhuǎn) 受力 特征 運動 規(guī)律 (1)v垂直于 B時， F=____ (2)v不垂直于 B時， F=_________(α 是 v與 B 的夾角 )， F是變力，只 改變 v的方向 無論 v是否與 E垂 直， F=___， F是恒力 勻速 _________，且 r= ， T= _______運動，滿 足 : vx=v0,vy= x=v0t,y= qvB qvBsinα qE 圓周運動 mvqB2mqB?類平拋 qEt,m2qEt2m磁 偏 轉(zhuǎn) 電 偏 轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) 情況 動能 變化 處理 方法 若沒有磁場邊界的限制， 粒子所能偏轉(zhuǎn)的角度不受 限制， θ =____= = θ 在相等的時間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度往往不相等 動能 _____ 動能不斷 _____且 增加得越來 _____ 結(jié)合圓的幾何關系及 ___ ___、周期公式解決 運動的 _____與分解， 平拋運動的相關規(guī)律 qBtmωt 不變 增大 越快 半 徑 合成 2?。vtr (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 _______或磁場力相比 _____，可以忽略；而對于一些實 際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般應當考慮其重力。 (2)題目中有明確說明是否要考慮重力的。 (3)不能直接判斷是否要考慮重力的，在進行受力分析與 _____分 析時，根據(jù)運動狀態(tài)可確定分析出是否考慮重力。 電場力 太小 運動 【 熱點考向 1】 帶電粒子在組合場中的運動 【 典題訓練 1】 (2022178。 重慶 高考 )有人設計了一種帶電 顆粒的速率分選裝置，其原 理如圖所示。兩帶電金屬板 間有勻強電場。方向豎直向 上，其中 PQNM矩形區(qū)域內(nèi)還 有方向垂直紙面向外的勻強磁場。一束比荷 (電荷量與質(zhì)量之比 ) 均為 的帶正電顆粒，以不同的速率沿著磁場區(qū)域的水平中心線 O′O 進入兩金屬板之間，其中速率為 v0的顆粒剛好從 Q點處離開磁 場，然后做勻速直線運動到達收集板。重力加速度為 g， PQ=3d， NQ=2d，收集板與 NQ的距離為 l，不計顆粒間相互作用。求 : (1)電場強度 E的大??； (2)磁感應強度 B的大??； (3)速率為 λ v0(λ 1)的顆粒打在收集板上的位置到 O點的距 離。 1k【 解題指導 】 解答本題需要把握以下兩點： (1)在只有電場的區(qū)域中做直線運動，表明重力等于電場力； (2)在電場和磁場共同區(qū)域，帶電顆粒受到的合外力等于洛倫茲力，帶電顆粒做勻速圓周運動。 【 解析 】 (1)設帶電顆粒的電荷量為 q，質(zhì)量為 m，有 Eq=mg 將 代入，得 E=kg (2)如圖甲所示，有 qv0B=m 得 B= q1mk?20vR? ? ? ?222R 3 d R d? ? ?0kv5d(3)如圖乙所示，有 qλv 0B=m tanθ= y1= ? ?201vR?? ?2213dR 3d?? ? 2211R R 3 d??y2=ltanθ y=y1+y2 得 答案： (1)kg (2) (3) 223y d ( 5 25 9 )25 9? ? ? ? ? ? ??l0kv5d2235 25 925 9? ? ? ? ? ??d （ ）l【 拓展提升 】 【 考題透視 】 帶電粒子在組合場中的運動問題是近幾年高考的重點，更是熱點，分析近幾年高考試題，在該考點有以下命題規(guī)律： (1)以計算題的形式考查，一般結(jié)合場的知識考查三種常見的運動規(guī)律，即勻變速直線運動、平拋運動及圓周運動。一般出現(xiàn)在試卷的壓軸題中。 (2)偶爾也會對粒子通過大小或方向不同的電場或磁場區(qū)域時的運動進行考查。 【 借題發(fā)揮 】 帶電粒子在組合場中運動的處理方法 不論帶電粒子是先后在勻強電場和勻強磁場中運動，還是先后在勻強磁場和勻強電場中運動。解決方法如下： (1)分別研究帶電粒子在不同場中的運動規(guī)律，在勻強磁場中做勻速圓周運動，在勻強電場中，若速度方向與電場方向在同一直線上，則做勻變速直線運動，若進入電場時的速度方向與電場方向垂直，則做類平拋運動。根據(jù)不同的運動規(guī)律分別求解。 (2)帶電粒子經(jīng)過磁場區(qū)域時利用圓周運動規(guī)律結(jié)合幾何關系來處理。 (3)注意分析磁場和電場邊界處或交接點位置粒子速度的大小和方向，把粒子在兩種不同場中的運動規(guī)律有機地聯(lián)系起來。 【 創(chuàng)新預測 】 如圖所示，在豎直平面 直角坐標系 xOy內(nèi)有半徑 為 R、圓心在 O點、與 xOy 平面垂直的圓形勻強磁 場，右側(cè)水平放置的兩 塊帶電金屬板 MN、 PQ平行正對，極板長度為 l，板間距離為 d，板間存在著方向豎直的勻強電場。一質(zhì)量為 m且電荷量為 q的粒子 (不計重力及空氣阻力 )以速度 v0從 A處沿 y軸正向進入圓形勻強磁場，并沿 x軸正向離開圓形勻強磁場，然后從兩極板的左端沿中軸線 CD射入勻強電場，恰好打在上板邊緣 N端。求： (1)勻強磁場的磁感應強度大小 B。 (2)兩極板間勻強電場的場強大小 E。 (3)若粒子以與 y軸正向成 θ =30176。 從 A處進入圓形勻強磁場，如 圖所示，且 d= 試確定該粒子打在極板上距 N端的距離。 (用 l表示 ) 4R3，【 解析 】 (1)由幾何關系知，粒子在磁場中做圓周運動的半徑 r=R 由洛倫茲力
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