2018版高考物理二轮复习专题六磁场带电粒子在磁场及复合场中的运动教学案.doc

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1、专题六　磁场、带电粒子在磁场及复合场中的运动考情分析201520162017磁场、带电粒子在磁场及复合场中的运动T4：安培力T15：带电粒子在电磁场中的运动(质谱议)T15：回旋加速器T15：带电离子在电磁场中的运动(质谱议)命题解读本专题共6个考点，其中带电粒子在匀强磁场中运动为高频考点。从近三年命题情况看，命题特点为：(1)基础性。以选择题考查学生对安培力、洛伦兹力提供向心力的理解能力。(2)综合性。以组合场、现代科技等问题考查学生分析综合能力。整体难度偏难，命题指数★★★★★，复习目标是达B冲A。1.(2017·江苏清江中学冲刺模拟)在高能

2、粒子研究中，往往要把一束含有大量质子和α粒子的混合粒子分离开，如图1所示，初速度可忽略的质子和α粒子，经电压为U的电场加速后，进入分离区，如果在分离区使用匀强电场或匀强磁场把粒子进行分离，所加磁场方向垂直纸面向里，所加电场方向竖直向下，则下列可行的方法是(　　)图1A.电场和磁场都不可以B.电场和磁场都可以C.只能用电场D.只能用磁场解析　在加速电场中，由动能定理得qU＝mv，若分离区加竖直向下的电场，设偏转电场的宽度为L，则在电场中偏转时有：沿电场方向y＝at2＝＝，联立得粒子在分离区偏转距离y＝，可知，加速电压U相同，偏转电场的E和L相同，y

3、相同，所以不能将质子和α粒子进行分离；若分离区加垂直纸面向里的磁场，粒子进入偏转磁场时，轨迹半径r＝＝，由于质子和α粒子的比荷不同，运动的半径r也不同，所以能将两种粒子分离，故A、B、C项错误，D项正确。答案　D2.(多选)(2017·江苏扬州市高三期末检测)回旋加速器工作原理示意图如图2所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是(　　)图2A.若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大B.若只增大交流电压U，

4、则质子在回旋加速器中运行时间会变短C.若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作D.不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于加速α粒子解析　当粒子从D形盒中出来速度最大时，根据qvmB＝m，得vm＝，那么质子获得的最大动能Ekm＝，则最大动能与交流电压U无关，故A项错误；根据T＝，若只增大交变电压U，不会改变质子在回旋加速器中运行的周期，但加速次数减少，则运行时间也会变短，故B项正确；根据T＝，若磁感应强度B增大，那么T会减小，只有当交流电频率f必须适当增大才能正常工作，故C项正确；带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场

5、的周期相等，根据T＝知，换用α粒子，粒子的比荷变化，周期变化，回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子，故D项错误。答案　BC3.(多选)(2017·盐城三模)如图3所示，圆形区域内有垂直于纸面方向的匀强磁场，A、B、C、D是均匀分布在圆上的四个点。带正电的粒子从A点以一定的速度对准圆心O进入磁场，从D点离开磁场，不计粒子的重力。下列说法中正确的是(　　)图3A.只改变粒子的带电性质，粒子在磁场中运动时间不变B.只改变粒子进入磁场时速度的方向，粒子仍从D点射出磁场C.只改变粒子进入磁场时速度的方向，粒子出磁场时速度方向不变D.只增大粒子进入磁场

6、时速度的大小，粒子在磁场中运动时间变长解析　粒子从A点向圆心射入，出磁场时速度的反向延长线过圆心，根据轨迹特点得出粒子在磁场中运动圆周，只改变粒子带电性质，粒子还是运动圆周，运动时间不变，A项正确；粒子速度不变时，轨道半径不变，等于圆形区域的半径。当改变速度方向时，把出入磁场时轨迹的半径和圆形区域的半径画出，发现对应四边形为菱形，射出速度方向与OD平行，B项错误，C项正确；只增大粒子进入磁场的速度，轨道半径变大，对应圆心角变小，而粒子运动的周期不变，则粒子在磁场中运动时间变短，D项错误。答案　AC4.(多选)(2016·南通、泰州、扬州、淮安二模

7、)如图4所示，含有H、H、He的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点。则(　　)图4A.打在P1点的粒子是HeB.打在P2点的粒子是H和HeC.O2P2的长度是O2P1长度的2倍D.粒子在偏转磁场中运动的时间都相等解析　粒子在速度选择器中沿直线前进时，qE＝qvB，v＝，则从O2出来的粒子速度相同，粒子进入偏转磁场时，r＝，则有rH∶rH∶rHe＝1∶2∶2，O2P1和O2P2为粒子轨迹的直径，所以打在P1点的粒子是H，打在P2点的粒子是H和He，A项错误，B、C

8、选项正确；粒子在偏转磁场中的偏转周期为T＝，则有rH∶rH∶rHe＝1∶2∶2，三种粒子均转过半圈，所以rH∶rH∶rHe＝1∶2∶2，