《高考物理热点题型应考秘籍 8.3-带电粒子在复合场中运动（解析版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理热点题型应考秘籍 8.3-带电粒子在复合场中运动（解析版）（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库【高频考点解读】动性质，会应用牛顿运动定律进行分析研究，掌握研究带电粒子的电偏转和磁偏转的方法，能够熟练处理类平抛运动和圆周运动2学会按照时间先后或空间先后顺序对运动进行分析，分析运动速度的承前启后关联、空间位置的距离关系、运动时间的分配组合等信息将各个运动联系起来动、顿运动定律、运动学规律、动能定理、能量守恒定律等) 对粒子的运动进行研究【热点题型】题型一 质谱仪与回旋加速器例 1、(多选) 如图 833 所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为 B)和匀强电场 (电场强度为 E)组成的速度选择器，
2、然后粒子通过平板 S 上的狭缝 P 进入另一匀强磁场(磁感应强度为 B)，最终打在 ，下列表述正确的是( )图 833A粒子带负电B所有打在 的粒子，在磁感应强度为 B的磁场中的运动时间都相同最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库C能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于子打在 位置越靠近 P，粒子的比荷 越大案】分秘籍】1质谱仪(1)构造：如图 831 所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。图 831(2)原理：粒子由静止被加速电场加速， 2粒子在磁场中做匀速圆周运动，有 m 。r ， m ， 。1旋加速器图 832(1)构造：如图 832 所示，D 1、D 2
3、 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。最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由，得 ，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，举一反三】 回旋加速器是用来加速带电粒子，使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个 D 形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子带电荷量为 q
4、，质量为 m，粒子最大回旋半径为 运动轨迹如图 834 所示。问：图 834(1)D 形盒内有无电场？(2)粒子在盒内做何种运动？(3)所加交流电压频率应是多大，粒子运动的角速度为多大？(4)粒子离开加速器时速度为多大？最大动能为多少？(5)设两 D 形盒间电场的电势差为 U，盒间距离为 d，其间电场均匀，求把静止粒子加速到上述能量所需时间。最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库(5)粒子每旋转一周能量增加 2子的能量提高到 旋转周数 n 。t 磁 。t 磁 可视为总时间。【答案】(1)D 形盒内无电场 (2)匀速圆周运动(3) (4) (5) 带电粒子在交变电、磁场中的运
5、动例 2、如图 837 甲所示，间距为 d、垂直于纸面的两平行板 P、Q 间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t0 时刻，一质量为 m、带电量为q 的粒子(不计重力)，以初速度 Q 板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当 某些特定值时，可使 t0 时刻入射的粒子经 t 时间恰能垂直打在 P 板上( 不考虑粒子反弹)。上述 m、q、d、v 0 为已知量。图 837(1)若 t 2(2)若 t 粒子在磁场中运动时加速度的大小；32(3)若 ，为使粒子仍能垂直打在 P 板上，求 中教学课尽在金锄头文库(3)设粒子做圆周运动
6、的半径为 R，周期为 T，由圆周运动公式得 T 20 ，代入式得 d4R4 1、 圆心，O 1线与水平方向的夹角为 ，在每个 ，只有 A、B 两个位置粒子才有可能垂直击中 P 板，且均要求 0 ，由题意可知2T 2 2 中教学课尽在金锄头文库【答案】见解析【提分秘籍】 分析周期性变化磁场中的运动时，重点是明确在一个周期内的运动，化变为恒是思维根本，其技巧是画出轨迹示意图，结合带电粒子在电磁场和重力场组合与叠加场中的运动知识列方程解答。【举一反三】 某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场，电场方向向右(如图 8310 甲中由 B 到 电场变化如图乙中 Et 图像，磁感应强度变化如图丙中 Bt
7、 图像。在 A 点，从 t1 s(即 1 s 末)开始，每隔 2 s，有一个相同的带电粒子(重力不计)沿 向(垂直于 速度最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库v 射出，恰能击中 C 点，若 A 2B 且粒子在 运动的时间小于 1 s，求：C C(1)图线上 比值，磁感应强度 B 的方向；(2)若第 1 个粒子击中 C 点的时刻已知为(1t) s，那么第 2 个粒子击中 C 点的时刻是多少？图 8310【答案】(1) v，磁场方向垂直纸面向外3(2)第 2 个粒子击中 C 点的时刻为 (2 332t)题型三 带电粒子在四类组合场中的运动 例 3、如图 8314 所示的空间中
8、有场强为 E 的匀强电场和磁感应强度为 B 的匀强磁场，y 轴为两种分界线，图中虚线为磁场区的右边界，现有一质量为 m、带电量为q 的带电粒子( 不计重力)，从电场中 P 点以初速度 x 轴正方向运动。已知 P 点的坐标为(L,0)，且 L。试求：314最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库(1)要使带电粒子能穿过磁场区而不再返回到电场中，磁场的宽度 d 应满足什么条件？(2)要使带电粒子恰好不能从右边界穿出磁场区，则带电粒子在磁场中运动的时间为多少？答案：(1)d (2)2 1分秘籍】带电粒子在电场和磁场的组合场中运动，实际上是将粒子在电场中加速与偏转和磁偏转两种运动有效
9、组合在一起，有效区别电磁偏转，寻找两种运动的联系和几何关系是解题的关键。当带电粒子连续通过几个不同的场区时，粒子的受力情况和运动情况也发生相应的变化，其运动过程则由几种不同的运动阶段组成。【举一反三】 如图 8318 所示，足够大的平行挡板 2 竖直放置，间距 6 L，两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域和，以水平面 理想分界面。区的磁感应强度为 向垂直纸面向外。A 1、A 2 上各有位置正对的小孔 2，两孔与分界面 距离均为 L。质量为m、电荷量为q 的粒子经宽度为 d 的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从 入区，最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库并直接偏转到 的 P
10、 点，再进入区，P 点与 的距离是 L 的 k 倍，不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑。图 8318(1)若 k1，求匀强电场的电场强度 E；(2)若 20)的粒子由 止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在 t 时刻通过 直于边界进入右侧磁场区。(不计粒子重力，不考虑极板外的电场)求粒子到达 的速度大小 v 和极板间距 d。最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件。(3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在 t3T 0 时刻再次到达 速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小。图 5解析：(1)
11、粒子由 过程，根据动能定理得2由式得v 2)设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为 最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库d联立式得解析6(多选) 如图 6 所示，两个重心重合的正三角形容器内分别存在着垂直于纸面向里和垂直于纸面向外的匀强磁场，已知内部三角形容器 长为 2a，内部磁感应强度大小为 B，且每条边的中点开有一个小孔。有一带电荷量为q、质量为 m 的粒子从 中点 D 垂直 果要使粒子恰好不经过碰撞在磁场中运动一段时间后又能从 D 点射入，下列说法正确的是()最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教学课尽在金锄头文库图 6A容器 ABC之间的磁感应强度大小
12、也为 器 ABC的边长为 2 子的速度大小为子再次回到 D 点的最短时间为7图 7 所示，在第象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为 E，在第、象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等。有一个带电粒子以垂直于 x 轴的初速度 x 轴上的 P 点进入匀强电场中，并且恰好与 y 轴的正方向成 45角进入磁场，又恰好垂直于 x 轴进入第象限的磁场。已知 间的距离为 d，则带电粒子在磁场中第二次经过 电场和磁场中运动的总时间为()图 7A. B. (25)7 32) 72)解析：选 D带电粒子的运动轨迹如图所示。由题意知，带电粒子到达 y 轴时的速度最新学习考试资料试卷件及海量高中、初中教
13、学课尽在金锄头文库v 一过程的时间 。2图 8 所示，在无限长的竖直边界 充满匀强电场，同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于 面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为 B 和 2B， 界上，距 h 处分别有 P、Q 两点， 量为 m、带电荷量为 q 的粒子从 P 点垂直于 界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为 g。图 8(1)求电场强度的大小和方向。(2)要使粒子不从 界飞出，求粒子入射速度的最小值。(3)若粒子能经过 Q 点从 界飞出，求粒子入射速度的所有可能值。解析：(1)设电场强度大小为 mg中教学课尽在金锄头文库得 E ，方向竖直向上(2)如图甲所示，设粒子不从 飞出的入射速度最小值为 区域的运动半径分别为 心的连线与
