专题八-带电粒子在复合场中的运动.doc

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1、专题八 带电粒子在复合场中的运动【知识必备】(本专题对应学生用书第31~36页)知识必备一、两种场的模型及三种场力1.两种场模型(1)组合场模型:电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存,但各位于一定区域,并且互不重叠.(2)复合场模型:电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存于同一区域.2.三种场力(1)重力:G=mg,总是竖直向下,为恒力,做功只取决于初、末位置的高度差.(2)电场力:F=qE,方向与场强方向及电荷电性有关,做功只取决于初、末位置的电势差.(3)洛伦兹力:F洛=qvB(v⊥B),方向用左手定则判定,洛伦兹力永不做功.二、带电粒子的运动1.匀速直

2、线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,带电粒子做匀速直线运动.如速度选择器.2.匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与静电力平衡时,带电粒子可以在洛伦兹力的作用下,在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.3.较复杂的曲线运动当带电粒子所受的合外力是变力,且与速度方向不在同一条直线上,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹不是圆弧,也不是抛物线.4.分阶段运动带电粒子可能依次通过几个性质不同的复合场区域,其运动情况随区域情况发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成.【能力呈现】应试指导【考情分析】201420152016带电粒子在复合场中的运动T9:霍尔元

3、件T15:带电粒子在电磁场中的运动T15:带电粒子在电磁场中的运动【备考策略】带电粒子在复合场中的运动是高考的重点和热点,如在复合场中的直线运动以及依次通过电场和磁场的运动,题目与共点力平衡、牛顿运动定律、能量守恒、动能定理、圆周运动等联系在一起,且多与实际问题相结合,主要考查学生分析问题的能力、综合能力和利用数学方法解决问题的能力,题目综合性强、难度大.分析带电粒子在复合场中运动的方法可归纳为:受力分析是根本,运动分析是关键,把握规律是重点,挖掘临界条件破难点.能力摸底1.(2016·新课标Ⅰ卷)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其

4、中加速电压恒定.质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场.若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍.此离子和质子的质量比约为(  )A.11B.12C.121D.144【答案】D【解析】粒子在电场中加速,设离开加速电场的速度为v,则qU=mv2,粒子进入磁场做圆周运动,半径r==,因两粒子轨道半径相同,故离子和质子的质量比为144,选项D正确.2.(多选)(2016·金陵中学)如图,一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细

5、杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中.现给圆环一个水平向右的初速度v0,在以后的运动中,下列说法正确的是(  )A.圆环可能做匀减速运动B.圆环可能做匀速直线运动C.圆环克服摩擦力所做的功不可能为mD.圆环克服摩擦力所做的功可能为m-【答案】BD【解析】当qv0B

6、qv0B>mg时,圆环先做减速运动,等到qvB=mg时,不受摩擦力,做匀速直线运动,v=,根据动能定理得-W=mv2-m,代入解得W=m-,故C项错误,D项正确.3.(多选)(2016·南通、泰州、扬州、淮安二模)如图所示,含有HHHe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(  )A.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【答案】BC【解析】粒子在速度选择器中沿直线前进时,qE=qvB,

7、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∶∶=1∶2∶2,O2P1和O2P2为粒子的直径,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选项正确;粒子在偏转磁场中的偏转周期为T=,则有∶∶=1∶2∶2,三种粒子均转过半圈,所以∶∶=1∶2∶2,D项错误.4.(多选)(2016·扬州一模)回旋加速器工作原理示意图如图所示,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,下列说法中正确的是(  )A.若只增大交

8、流电压U,则质子获得的最大动能增大B.

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