【名师伴你行】2016年高考物理一轮复习第8章第3单元带电粒子在复合场中运动

合集下载

高三物理一轮复习第8章第3讲带电粒子在复合场中的运

【走向高考】2016届高三物理一轮复习第8章第3讲带电粒子在复合场中的运动习题新人教版一、选择题(1～3题为单选题，4～8题为多选题)1．(2014·南京模拟)如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转，不考虑电子本身的重力。

设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B。

欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是()A．适当减小电场强度E B．适当减小磁感应强度BC．适当增大加速电场的宽度D．适当减小加速电压U[答案] A[解析]要使粒子直线运动，必须满足条件：Eq＝qvB，根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以为了使粒子在复合场中做匀速直线运动，则要么增大洛伦兹力，要么减小电场力。

减小加速电压U，即可以减小速度v，减小洛伦兹力，故D错误；适当减小电场强度，可以减小电场力，故A 正确，适当减小磁感应强度，可减小洛伦兹力，故B错误，增大加速电场的宽度，不改变速度v，故C错。

2.(2014·邯郸质检)有一个带电荷量为＋q、重力为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h 处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是()A．一定做曲线运动B．不可能做曲线运动C．有可能做匀加速运动D．有可能做匀速运动[答案] A[解析]由于小球在下落过程中速度变化，洛伦兹力会变化，小球所受合力变化，故小球不可能做匀速或匀加速运动，B、C、D错，A正确。

3．(2014·江西宜春五校联考)如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。

一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出。

若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b()A．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小[答案] C[解析]a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定沿水平方向做匀速直线运动，故对粒子a有：Bqv＝Eq，即只要满足E＝Bv，无论粒子带正电还是带负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区；当撤去磁场只保留电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断从O′点的上方或下方穿出，故选项A、B均错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故选项C 正确而D错误。

高三物理一轮复习第8章第3讲带电粒子在复合场中的运动课件

D.若速度变为
1
v0(其他不变),将往下偏
精选ppt
10
2
1. 答案 BD 由qE=qv0B知,当v0= E 时,粒子将不偏转。
B
精选ppt
11
.如图所示,一块金属块放在匀强磁场中,通以沿x轴正方向的电流,若测得金属块上表面的电势高于下表面的电势,则可判断磁场的方向是 ( ) A.沿y轴正方向 B.沿y轴负方向 C.沿z轴负方向 D.沿z轴正方向
精选ppt
12
2. 答案 C 当通以沿x轴正方向的电流时金属块中电子会向x轴负方向流动,而据题意知电子受力方向为向下,所以据左手定则知磁场方向沿z轴负方向。
精选ppt
13
3.如图有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域 Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径又相同, 则说明这些正离子具有相同的 ( )
2 2mU Bq
,跟带电粒子⑩ 比荷
精选ppt
6
4.磁流体发电机 (1)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把内能直接转化为电能。 (2)根据左手定则,如图所示中的B是发电机的正极。
精选ppt
7
(3)磁流体发电机两极板间的距离为d,等离子体速度为v,磁场感应强度为 B,则两极板间能达到的最大电势差U= Bdv 。 5.电磁流量计工作原理:如图所示,圆导管直径为d,用非磁性材料制成,导电液体在管中向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下偏转,a、b间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的洛伦兹力和电场力平
A.速度 B.质量 C.电荷量 D.比荷
精选ppt
14
3. 答案 AD 设电场的场强为E,由于离子在区域Ⅰ中不发生偏转,则Eq= B1qv,得v= E ,即这些正离子具有相同的速度;当离子进入区域Ⅱ时,偏转半

高考物理一轮复习第八章第3单元带电粒子在复合场中运动课件

解析：两离子所带电荷量之比为 1∶3，在电场中时由 qE＝ma 知 a∝q，故加速度之比为 1∶3，A 错误；离开电场区域时的动能由 v2 Ek＝qU 知 Ek∝q，故 D 正确；在磁场中运动的半径由 Bq2mU 1 故 B 正确；设磁场区域的宽度为 d， q ∝ q，
4 ．质量为 m 的带电小球在正交的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道平面在竖直平面内，电场方向竖直向下，磁场方向垂直圆周所在平面向里，如图所示，由此可知( A．小球带正电，沿顺时针方向运动 B．小球带负电，沿顺时针方向运动 C．小球带正电，沿逆时针方向运动 D．小球带负电，沿逆时针方向运动 )
重力场
静电场
磁场 mg
洛伦兹力F＝________，方洛伦兹力__________，不改向可用________定则判断变带电粒子的________ 竖直向下路径重力势能 qE 相同相反路径
电势
q vB
左手
不做功
动能
二、带电粒子在复合场中常见的几种运动 1．静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于________或 ______． 2．匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与静电力大小相等、方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做 ____________． 3．分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其发生过程由几种不同的运动阶段组成．
＋＋
场加速后，垂直进入磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示．已知离子 P 在磁场中转过 θ＝30° 后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子 P 和 P3 (
＋＋＋

高考物理一轮总复习 8.3带电粒子在复合场中的运动限时规范特训

【金版教程】2016高考物理一轮总复习 8.3带电粒子在复合场中的运动限时规范特训限时：45分钟满分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分)1. 如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U 加速后，水平进入由互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 构成的复合场中(E 和B 已知)，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则( )A. 小球可能带正电B. 小球做匀速圆周运动的半径为r ＝1B2UEgC. 小球做匀速圆周运动的周期为T ＝πEBgD. 若电压U 增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加解析：小球在复合场中做匀速圆周运动，则小球受到的电场力和重力满足mg ＝Eq ，则小球带负电，A 错误；因为小球做圆周运动的向心力为洛伦兹力，由牛顿第二定律和动能定理可得：Bqv ＝mv 2r ，Uq ＝12mv 2，可得：小球做匀速圆周运动的半径r ＝1B2UEg，B 正确；由T ＝2πr v ，可以得出T ＝2πEBg，与电压U 无关，所以CD 错误。

答案：B2. [2015·淮安模拟](多选)北半球某处，地磁场水平分量B 1＝0.8×10－4T ，竖直分量B 2＝0.5×10－4 T ，海水向北流动，海洋工作者测量海水的流速时，将两极板插入此海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距d ＝20 m ，如图所示，与两极板相连的电压表(可看作是理想电压表)示数为U ＝0.2 mV ，则( )A. 西侧极板电势高，东侧极板电势低B. 西侧极板电势低，东侧极板电势高C. 海水的流速大小为0.125 m/sD. 海水的流速大小为0.2 m/s解析：由于海水向北流动，地磁场有竖直向下的分量，由左手定则可知，正电荷偏向西侧极板，负电荷偏向东侧极板，即西侧极板电势高，东侧极板电势低，故选项A 正确；对于流过两极板间的带电粒子有：qvB 2＝q U d ，即v ＝U B 2d ＝0.2×10－30.5×10－4×20m/s ＝0.2 m/s ，故选项D 正确。

2016届高考物理一轮复习同步课件：8-3 带电粒子在复合场中的运动

规律总结
求解带电粒子在组合场中运动问题的分析方法 (1)正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析． (2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合． (3)对于粒子连续通过几个不同区域、不同种类的场时，要分阶段进行处理，并找出各阶段间的衔接点和相关联的物理量． (4)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．
(5)应用一些必要的数学知识，画出粒子的运动轨迹示意图，根据题目的条件和问题灵活选择不同的物理规律解题． ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解； ②当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解； ③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般要结合动能定理或能量守恒定律求解．
考点阐释
1．带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类 (1)磁场力、重力并存 ①若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动． ②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题． (2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子) ①若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动． ②若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题．
计粒子重力．
(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向； (2)若磁感应强度的大小为一确定值B0，
粒子将沿垂直y轴的方向进入第二象限，
求B0；
4．中国著名物理学家、中国科学院院士何泽慧教授曾在 1945年首次通过实验观察到正、负电子的弹性碰撞过程．有人设想利用电场、磁场控制正、负电子在云室中运动来再现这一过程．实验设计原理如下：在如图所示的xOy平面内，A、 C两小孔距原点的距离均为L，每隔一定的时间源源不断地分别从A孔射入正电子，C孔射入负电子，初速度均为v0，方向垂直x轴，正、负电子的质量均为m，电荷量均为e(忽略电子之间的相互作用及重力影响)．在y轴的左侧区域加一水平向右的匀强电场，在y轴的右侧区域加一垂直纸面的匀强磁场 (图中未画出)，要使正、负电子在y轴上的P(0，L)处相碰．求： (1)电场强度E的大小和磁感应强度B的大小及方向； (2)P点相碰的正、负电子的动能之比和射入小孔的时间差Δt.

高三物理一轮复习必考第8章磁场第3节带电粒子在复合场中的运动

峙对市爱惜阳光实验学校第3节带电粒子在复合场中的运动知识点1 带电粒子在复合场中的运动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的区域内，并不重叠，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现．2．带电粒子在复合场中的运动形式(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动．(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．知识点2 带电粒子在复合场中运动实例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构成．图831(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU＝12mv2.粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB＝mv2r.由以上两式可得r＝1B2mUq，m＝qr2B22U，qm＝2UB2r2.2．盘旋加速器(1)构造：如图832所示，D1、D2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．图832(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相，粒子经电场加速，经磁场盘旋，由qvB＝mv2r，得E km＝q2B2r22m，可见粒子获得的最大动能由磁感强度B 和D形盒半径r决，与加速电压无关．3．速度选择器(1)平行板中电场强度E和磁感强度B互相垂直．这种装置能把具有一速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器(如图833所示)．图833 (2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE ＝qvB ，即v ＝EB.4．磁流体发电机(1)磁流体发电是一项兴技术，它可以把内能直接转化为电能．(2)根据左手那么，图834中的B 是发电机正极．图834(3)磁流体发电机两极板间的距离为L ，离子体速度为v ，磁场的磁感强度为B ，那么由qE ＝q UL＝qvB 得两极板间能到达的最大电势差U ＝BLv .5．电磁流量计工作原理：如图835所示，圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳，即：qvB ＝qE ＝q U d ，所以v ＝UBd，因此液体流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU4B.图835 1．正误判断(1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×) (2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动．(√) (3)带电粒子在复合场中一能做匀变速直线运动．(×)(4)带电粒子在复合场中运动一要考虑重力．(×)(5)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有关．(×)2．(对速度选择器的理解)带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以速度v 甲、v 乙、v 丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图836所示，那么以下说法正确的选项是( )【导学号：96622151】图836 A ．v 甲>v 乙>v 丙 B ．v 甲<v 乙<v 丙C ．甲的速度可能变大D ．丙的速度不一变大【答案】 A3．(质谱仪的工作原理)(2021·乙卷)质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图837所示，其中加速电压恒．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．假设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，需将磁感强度增加到原来的12倍．此离子和质子的质量比约为( )图837A．11 B．12C．121 D．144【答案】D4．(盘旋加速器原理的理解)(多项选择)盘旋加速器的原理如图838所示，它由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，以下说法正确的选项是( )【导学号：96622152】图838A．离子从电场中获得能量B．离子从磁场中获得能量C．只增大空隙间的加速电压可增加离子从盘旋加速器中获得的动能D．只增大D形盒的半径可增加离子从盘旋加速器中获得的动能【答案】AD[核心精讲]1．“电偏转〞和“磁偏转〞的比拟垂直进入匀强磁场(磁偏转) 垂直进入匀强电场(电偏转)情景图受力F B＝qv0B大小不变，方向总指向圆心，方向变化，F B为变力F E＝qE，F E大小、方向不变，为恒力运动规律匀速圆周运动r＝mv0Bq，T＝2πmBq类平抛运动v x＝v0，v y＝Eqmtx＝v0t，y＝Eq2mt2运动时间t＝θ2πT＝θmBqt＝Lv0，具有时性动能不变变化(1)先电场后磁场模型①先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动．(如图839甲、乙所示)在电场中利用动能理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度．甲乙图839②先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动．(如图8310甲、乙所示)在电场中利用平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度．甲乙图8310(2)先磁场后电场模型对于粒子从磁场进入电场的运动，常见的有两种情况：(1)进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反；(2)进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直．(如图8311所示)甲乙图8311[师生共研]如图8312所示，在x轴上方存在匀强磁场，磁感强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成45°夹角．一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以初速度v0从y轴上的P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T0，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变．不计重力．图8312(1)求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需时间．(2)假设要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值．【探讨】(1)试分析粒子的运动过程．提示：先在匀强磁场中做匀速圆周运动，再在匀强电场中匀减速直线运动，又反向匀加速直线运动，最后又在匀强磁场中做匀速圆周运动而回到P点．(2)如何画出粒子在匀强磁场中的圆周轨迹的圆心？提示：设粒子到达x轴的位置为N点，连接PN，先做PN的中垂线，再过P 点做y轴(v0)的垂线，与PN中垂线的交点即为圆周运动的圆心．【标准解答】(1)带电粒子在磁场中做圆周运动，运动轨迹如下图，设运动半径为R，运动周期为T，根据洛伦兹力公式及圆周运动规律，有qv0B＝mv20R，T＝2πRv0依题意，粒子第一次到达x轴时，运动转过的角度为54π，所需时间为t1＝58T求得t1＝5πm4qB.(2)粒子进入电场后，先做匀减速运动，直到速度减小为0，然后沿原路返回做匀加速运动，到达x轴时速度大小仍为v0，设粒子在电场中运动的总时间为t2，加速度大小为a，电场强度大小为E，有qE＝ma，v0＝12at2，得t2＝2mv0qE根据题意，要使粒子能够回到P点，必须满足t2≥T0得电场强度最大值E ＝2mv 0qT 0.【答案】 (1)5πm 4qB (2)2mv 0qT 0[题组通关]1．如图8313所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E ，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如下图的匀强磁场，磁感强度大小相．有一个带电粒子以垂直于x 轴的初速度v 0从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Ⅳ象限的磁场．OP之间的距离为d ，那么带电粒子在磁场中第二次经过x 轴时，在电场和磁场中运动的总时间为( ) 【导学号：96622153】图8313 A.7πd2v 0B.dv 0(2＋5π) C.d v 0⎝⎛⎭⎪⎫2＋3π2D.d v 0⎝⎛⎭⎪⎫2＋7π2D 带电粒子的运动轨迹如下图．由题意知，带电粒子到达y 轴时的速度v＝2v 0，这一过程的时间t 1＝d v 02＝2dv 0.又由题意知，带电粒子在磁场中的偏转轨道半径r ＝22d .故知带电粒子在第Ⅰ象限中的运动时间为： t 2＝38×2πr v ＝32πd 2v ＝3πd2v 0带电粒子在第Ⅳ象限中运动的时间为：t 3＝12×2πr v ＝22πd v ＝2πdv 0故t 总＝d v 0⎝⎛⎭⎪⎫2＋7π2.故D 正确．2．如图8314所示，第一象限内存在沿y 轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E ；第二、三、四象限存在方向垂直xOy 平面向外的匀强磁场，其中第二象限的磁感强度大小为B ，第三、四象限磁感强度大小相．一带正电的粒子，从P (－d,0)点沿与x 轴正方向成α＝60°角平行xOy 平面入射，经第二象限后恰好由y 轴上的Q 点(图中未画出)垂直y 轴进入第一象限，之后经第四、三象限重回到P 点，回到P 点时速度方向与入射时相同．不计粒子重力，求：图8314(1)粒子从P 点入射时的速度v 0；(2)第三、四象限磁感强度的大小B ′.【解析】 (1)设粒子的质量为m ，电荷量为q ，在第二象限做圆周运动的半径为rqv 0B ＝m v 20rr sin α＝d设Q 点的纵坐标为y Qy Q ＝r －dtan α粒子在第四、三象限中做圆周运动，由几何关系可知，粒子射入第四象限和射出第三象限时，速度方向与x 轴正方向的夹角相同，那么β＝α＝60°设粒子由x 轴上S 点离开电场，粒子在S 点的速度为v qEy Q ＝12mv 2－12mv 2v ＝v 0cos β解得v 0＝E 3B.(2)设粒子在电场中时间为t ，S 点横坐标为x Sy Q ＝v 0tan θ2tx S ＝v 0t解得x S ＝2d3，粒子在S 点速度为v ，在第四、三象限中运动半径为r ′qvB ′＝m v 2r ′x S －x P ＝2r ′sin β解得B ′＝B .【答案】 (1)E3B(2)B[典题例如](2021·高考)如图8315所示，绝缘粗糙的竖直平面MN 左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E ，磁场方向垂直纸面向外，磁感强度大小为B .一质量为m 、电荷量为q 的带正电的小滑块从A 点由静止开始沿MN 下滑，到达C 点时离开MN 做曲线运动．A 、C 两点间距离为h ，重力加速度为g .图8315(1)求小滑块运动到C 点时的速度大小v C ；(2)求小滑块从A 点运动到C 点过程中克服摩擦力做的功W f ；(3)假设D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D 点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P 点．小滑块在D 点时的速度大小为v D ，从D 点运动到P 点的时间为t ，求小滑块运动到P 点时速度的大小v P .【标准解答】 (1)小滑块沿MN 运动过程，水平方向受力满足qvB ＋N ＝qE小滑块在C 点离开MN 时 N ＝0解得v C ＝EB.(2)由动能理得mgh －W f ＝12mv 2C －0解得W f ＝mgh －mE 22B2.(3)如图，小滑块速度最大时，速度方向与电场力、重力的合力方向垂直．撤去磁场后小滑块将做类平抛运动，效加速度为g ′，g ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫qE m 2＋g 2且v 2P ＝v 2D ＋g ′2t 2解得v P ＝v 2D ＋⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫qE m 2＋g 2t 2.【答案】 (1)E B (2)mgh －mE 22B2(3)v 2D ＋⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫qE m 2＋g 2t 2带电粒子在叠加场中运动的分析方法 [题组通关]3．如图8316所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a (不计重力)以一的初速度由左边界的O 点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O ′点(图中未标出)穿出．假设撤去该区域内的磁场而保存电场不变，另一个同样的粒子b (不计重力)仍以相同初速度由O 点射入，从区域右边界穿出，那么粒子b ( )图8316A ．穿出位置一在O ′点下方B ．穿出位置一在O ′点上方C ．运动时，在电场中的电势能一减小D ．在电场中运动时，动能一减小C 由题意可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反，假设qE ≠qvB ，那么洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变．粒子所受电场力qE 和洛伦兹力qvB 的合力不可能与速度方向在同一直线上而做直线运动，既然在复合场中粒子做直线运动，说明qE ＝qvB ，OO ′连线与电场线垂直，当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一做正功，电势能减少，动能增加，C 正确，D 错误；因不知带电粒子的电性，故穿出位置可能在O ′点上方，也可能在O ′点下方，A 、B 错误．[典题例如]质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图8317所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流沉着器A 下方的小孔S 无初速度飘入电势差为U 的加速电场．加速后垂直进入磁感强度为B 的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D 上，形成a 、b 、c 三条“质谱线〞．那么以下判断正确的选项是( )图8317A ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B ．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C ．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚D ．a 、b 、c 三条“质谱线〞依次排列的顺序是氕、氘、氚A 离子通过加速电场的过程，有qU ＝12mv 2，因为氕、氘、氚三种离子的电量相同、质量依次增大，故进入磁场时动能相同，速度依次减小，故A 项正确，B 项错误；由T ＝2πmqB可知，氕、氘、氚三种离子在磁场中运动的周期依次增大，又三种离子在磁场中运动的时间均为半个周期，故在磁场中运动时间由大到小排列依次为氚、氘、氕，C 项错误；由qvB ＝m v 2R 及qU ＝12mv 2，可得R ＝1B2mUq，故氕、氘、氚三种离子在磁场中的轨道半径依次增大，所以a 、b 、c 三条“质谱线〞依次对氚、氘、氕，D 项错误．[题组通关]4．盘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，假设粒子源射出的粒子带电荷量为q ，质量为m ，粒子最大盘旋半径为R m ，其运动轨迹如图8318所示．问：【导学号：96622154】图8318(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．【解析】 (1)扁形盒由金属导体制成，具有屏蔽外电场的作用，盒内无电场．(2)带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大．(3)粒子在电场中运动时间极短，因此高频交流电压频率要于粒子盘旋频率，因为T ＝2πm qB ，故得盘旋频率f ＝1T ＝qB2πm，角速度ω＝2πf ＝qBm.(4)粒子旋转半径最大时，由牛顿第二律得qv m B ＝mv 2mR m ，故v m ＝qBR m m.最大动能E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2R 2m2m.(5)粒子每旋转一周能量增加2qU .粒子的能量提高到E km ，那么旋转周数n＝E km 2qU ＝qB 2R 2m 4mU. 粒子在磁场中运动的时间t 磁＝nT ＝πBR 2m2U.一般地可忽略粒子在电场中的运动时间，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)qB2πm qB m (4)qBR mmq 2B 2R 2m2m (5)πBR 2m 2U。

【名师一号】高三物理一轮复习第八章第三讲带电粒子在复合场中的运动课件新人教版

3．运动情况分析． (1)当带电体所受合外力为零时，将处于静止或匀速直线运动状态． (2)当带电体做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，其余各力的合力必为零． (3)当带电体所受合力大小与方向均变化时，将做非匀速曲线运动．这类问题一般只能用能量关系来处理．
二、复合场综合应用实例 1．速度选择器(如图所示)．
A．液滴在运动过程中速率不变 B．液滴所带电荷一定为负电荷，电荷量大小为mEg C．液滴一定沿顺时针方向运动 D．液滴可以沿逆时针方向运动，也可以沿顺时针方向运动
解析液滴共受三个力：重力、电场力和洛伦兹力．圆周运动有可能是匀速圆周运动，也有可能是非匀速圆周运动．如果重力和电场力的合力不为零，液滴必然会沿这个合力方向有一个分运动，那么液滴就不可能做圆周运动．洛伦兹力提供向心力，粒子做匀速圆周运动，A 对；电场力与重力方向相反，粒子带负电，B 对；洛伦兹力提供向心力指向圆心，左手定则，沿顺时针运动，C 对，D 错．
(3)洛伦兹力的大小跟速度与磁场方向的夹角有关，当带电粒子的速度与磁场方向平行时，F洛＝0；当带电粒子的速度与磁场方向垂直时，F洛＝qvB；洛伦兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面．无论带电粒子做什么运动，洛伦兹力都不做功．
(4)注意：电子、质子、α粒子、离子等微观粒子在复合场中运动时，一般都不计重力，但质量较大的质点(如带电尘粒)在复合场中运动时，不能忽略重力．
x＝v0t
③
L＝12at2
④
由牛顿第二定律得qE＝ma
⑤
由②③④⑤解得x＝EB00
2mL qE .
答案 (1)EB00
(2)x＝EB00
2mL qE
热点题型探究
题型归纳
题型一带电粒子在复合场中的直线运动【例 1】如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为 1.0×10－4 kg，带 4.0×10－4 C 正电，小球在棒上可以滑动，

高考核动力2016届高考物理一轮复习 8.3带电粒子在复合场.

1．粒子速度选择器如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v0，进入
正交电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向
，若使粒子沿直线从右边孔中出去，
则有：
＝qE，v0＝
.
E (1)若 v＝v0＝B，粒子做性、质量无关，但与速度的方向有关． E (2)若 v＜B，粒子所受电场力大，粒子向偏转，电场力做正功，粒子的
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．【答案】 CD
3 ．如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为 B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度 v 水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转 (不计重力)，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于此电场场强大小和方向的说法中，正确的是( )
，与粒子的电荷量、电
方向增加．
E (3)若 v＞，粒子所受洛伦兹力大，粒子向 B 方向偏转，电场力做负功，粒子的减少．
2．霍尔效应
(1)定义：如图所示，高h、宽为d的导体置于匀强磁场B
中，当电流通过导体时，在导体板的上表面 A和下表面A′之
间产生电势差，这种现象称为电压称为霍尔电压．，此
用下做匀速圆周运动，故应满足 qE＝mg，且电场力方向向上，故小球带负电，由于洛伦兹力提供向心力，指向圆心，
所以小球沿顺时针方向运动，B正确．
【答案】 B
考点一
带电粒子在组合场中的运动 [考点梳理]
力的特点功和能的特点 ① 重力做功和路径无关 ② 重力做功改变物体的重力势能，且 WG＝－ΔEp ① 静电力做功与路径无关 ② 静电力做功改变物体的电势能，且 W 电＝－ΔE
重力
① 大小 G＝mg ② 方向竖直向下 ① 大小：F＝Qe ② 方向：正电荷受力方向与该点电场强度的方向相同 ( 或负电荷受力的方向与该点电场强度的方向相反) ① 大小：F＝qvB ② 方向：垂直于 v 和 B 决定的平面

2016高考物理一轮总复习8.3带电粒子在复合场中的运动随堂集训

【金版教程】2016高考物理一轮总复习 8.3带电粒子在复合场中的运动随堂集训【高考题组——明考向】1. [2013·浙江高考](多选)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P ＋和P3＋，经电压为U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。

已知离子P ＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出。

在电场和磁场中运动时，离子P ＋和P 3＋( )A. 在电场中的加速度之比为1∶1B. 在磁场中运动的半径之比为3∶1C. 在磁场中转过的角度之比为1∶2D. 离开电场区域时的动能之比为1∶3解析：两离子所带电荷量之比为1∶3，在电场中时由qE ＝ma 知a ∝q ，故加速度之比为1∶3，A 错误；离开电场区域时的动能由E k ＝qU 知E k ∝q ，故D 正确；在磁场中运动的半径由Bqv ＝m v 2R 、E k ＝12mv 2知R ＝1B2mU q∝1q，故B 正确；设磁场区域的宽度为d ，则有sin θ＝d R ∝1R ，即sin30°sin θ′＝13，故θ′＝60°＝2θ，C 正确。

答案：BCD2. [2014·大纲全国卷]如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy 平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x 轴负向。

在y 轴正半轴上某点以与x 轴正向平行、大小为v 0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d,0)点沿垂直于x 轴的方向进入电场。

不计重力。

若该粒子离开电场时速度方向与y 轴负方向的夹角为θ，求：(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值； (2)该粒子在电场中运动的时间。

解析：(1)如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动。

设磁感应强度的大小为B ，粒子质量与所带电荷量分别为m 和q ，圆周运动的半径为R 0。

由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得qv 0B ＝m v 20R 0①由题给条件和几何关系可知R 0＝d ②设电场强度大小为E ，粒子进入电场后沿x 轴负方向的加速度大小为a x ，在电场中运动的时间为t ，离开电场时沿x 轴负方向的速度大小为v x 。

2016新课标名师导学新高考第一轮物理总复习课件：第8章第3节　带电粒子在复合场中的运动

磁感应强度为B的匀强磁场中保持静止
做匀速直线运动
做匀速圆周运动洛伦兹力不做功，动能不变
题型二：带电粒子在叠加场中的运动
例2 如图，坐标系 xOy 在竖直平面
内，y 轴正方向竖直向上，在Ⅰ、Ⅱ、 Ⅳ象限内有竖直向上的匀强电场，在Ⅲ 象限有沿 x 轴负方向的匀强电场，整个空间电场强度的大小均为 E，在 y＜0 区域内空间有垂直 xOy 平面向外的水平匀强磁场，一带电液滴自 x 轴上 P 点(L，0)以沿 y 轴负方向的初速度开始运动，在 Ⅳ象限内做匀速圆周运动，经 y 轴进入Ⅲ象限做匀速直线运动，在 y＞0 的某一合适区域范围内加一垂直于 xOy 平面的匀强磁场，可使液滴在该磁场中偏转至速度沿 y 轴负方向后离开磁场，并继续运动回到 P 点，从而可使液滴做周期性运动．已知重力加速度为 g.求：
【解析】血液中的正负离子随血流一起正、负离子运动方向相同．在磁场中运动，正离子受到向上的洛伦兹力向上偏转，负离子受到向下的洛伦兹力向下偏转，上下壁间形成电势差 U，电极 a 的电势高于 b；上下壁间形成电场，正、负离子受到与洛伦兹力 f 方向相反的电场力 F 作用．当离子受到的电场力 F 与洛伦兹力 f 平衡时，电势差稳定．根据平衡条件 qvB＝
题型三：复合场在科技中的应用例3医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极 a 和 b 以及一对磁极 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极 a、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极 a、b 之间会有微小的电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点间的距离为 3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160 μV，磁感应强度的大小为 0.040 T．则血流速度的近似值和电极 a、b 的正负分别为( ) A．1.3 m/s，a 正、b 负 B．2.7 m/s，a 正、b 负 C．1.3 m/s，a 负、b 正 D．2.7 m/s，a 负、b 正

【名师伴你行】2016年高考物理一轮复习 第8章 第3单元 带电粒子在复合场中运动

高三物理一轮复习 第8章 第3讲带电粒子在复合场中的运

高三物理一轮复习 第8章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动课件