2014高考物理一轮复习教案37带电粒子在复合场中的运动

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1、带电粒子在复合场中的运动。考纲解读11.能分析计算带电粒子在复合场屮的运动2能够解决速度选择器、磁流体发电机、质谱仪等磁场的实际应用问题•题组扣点・深度思考以題带点滾入理解概念规律基础知识题组1.某空间存在水平方向的匀强电场（图屮未旳出），帯电小球沿如图1所示的肓线斜向下由/点沿肓线向B点运动，此空间同时存在由/指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是（）A.小球一定带正电C.带电小球一定做匀加速直线运动D.运动过程中，小球的机械能增大答案CDB.小球可能做匀速直线运动解析由于重力方向竖直向下，空间存在磁场，且直线运动方向斜向下，与磁场方向

2、相同，故不受洛伦兹力作用，电场力必水平向右，但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选项A错误；重力和电场力的合力不为零，故不可能做匀速直线运动，所以选项B错误；因为重力与电场力的合力方向与运动方向相同，故小球一定做匀加速直线运动，选项C正确；运动过程中由于电场力做正功，故机械能增大，选项D正确.2.如图2所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖肓向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是（）A.小球一定带正电B.小球一定带负电C.小球的绕行方向为顺吋针D.改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动答案BC

3、解析小球做匀速圆周运动，重力必与电场力平衡，则电场力方向竖直向上，结合电场方向可知小球一定带负电，A错误，B正确；洛伦兹力充当向心力，由曲线运动轨迹的弯曲方向结合左手定则可得绕行方向为顺时针方向，C正确，D错误.。考点梳理1一、复合场1.复合场的分类（1）叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存.（2）组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或和邻或在同一区域，电场、磁场交替出现.1.三种场的比较项H名称力的特点功和能的特点重力场大小：G=mg方向：竖直向E重力做功与路径无关重力做功改变物体的重力势能静电场人小：F=qE方向

4、：a.正电荷受力方向与场强方向相同b.负电荷受力方向与场强方向相反电场力做功与路径无关W=gU电场力做功改变电势能磁场洛伦兹力F=qvB方向可用左手定则判断洛伦兹力不做功，不改变带电粒了的动能二、带电粒子在复合场中的运动形式1.静止或匀速肓线运动当带电粒了在复合场屮所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速肓线运动.2.匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小jfl笺，方向相反时,带电粒子在洛伦兹力的作用卜",在垂肓于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动・3・綾复杂的曲线运动当带电粒了所受合外力的人小和方向均变化，且与初速度方向不在同一肓线上

5、，粒了做非匀变速曲线运动,这时粒了运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线.4.分阶段运动带电粒了可能依次通过几个悄况不同的组合场区域，其运动悄况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成.规律方法题组丨3.如图3所示是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有町让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片力皿•平板S下方有磁感应强度为凤的匀强磁场.下列表述正确的是（）A.质谱仪是分析同位素的重要工具B.速度选择器11'的磁场方向垂直纸而向外C.能通过

6、狭缝P的带电粒子的速率等TE/BD.粒子打在胶片上的位直越靠近狭缝P,粒子的比荷越小答案ABC解析粒子在题图中的电场中加速，说明粒子带正电，其通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力平衡，则洛伦兹力方向应水平向左，由左手定则知，磁场的方向应垂直纸面向夕卜，选项B正确；由Eq=Bqu可知，v=E/B,选项C正确；粒子打在胶片上的位置到狭2/7?7?缝的距离即为其做匀速圆周运动的直径可见Q越小，则粒子的比荷越大，D不同，则粒子的比荷不同，因此利用该装置可以分析同位素，A正确，D错误.4.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图4所示.置于

7、高真空中的D形金属盒半径为7?,两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间对忽略.磁感应强度为3的匀强磁场与盒而垂直，高频交流电频率为/,加速电压为若/处粒子源产生的质子质量为加、电荷量为+g,在加速器中被加速，且加速过程屮不考虑相对论效应和重力的彩响.则下列说法正确的是()图4A.质了被加速后的最人速度不可能超过2兀人/*B.质了离开回旋加速器时的最人动能与加速电压U成正比C.质子第2次和笫1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径Z比为迈：1D.不改变磁感应强度3和交流电频率/,该凹旋加速器的最大动能不变答案AC解析粒子被加速后的最大速度受到D形盒半

8、径的制约，因v==2nRf,故A正确；粒子离开回旋加速器的最大动能Ekm=xAttr2/2=与加速电压U无关，B错误；根据尺=驚，Ug=如打,2闪=如匕2,得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭