2016全国高考理综物理第9讲带电粒子在复合场中的运动概述.docx

第3讲　带电粒子在复合场中的运动 【自主学习】 第3讲　带电粒子在复合场中的运动 (本讲对应学生用书第40~46页) 自主学习 【考情分析】 全国考情 核心考点2013年2014年2015年带电粒子在复合 场中的运动无　T25：带电粒子在复合场中的运动 无  【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，临界挖掘破难点. 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 重力电场力洛伦兹力大小G=mgF=Eqf=qvB方向竖直向下正电荷受力方向与场强方向相同左手定则判断，与电荷正、负有关做功 特点只与初、末位置高度差有关只与初、末位置电势差有关洛伦兹力永远不做功 二、 带电粒子的运动 1．匀速直线运动 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情况不同的复合场区域，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. 1．(2015·山西师大附中)在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子 (　　) A. 一定带正电 B. 速度v= C. 若速度v，粒子一定不能从板间射出 D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动 〖答案〗B 〖解析〗粒子带正电和负电均可，A项错误；由洛伦兹力等于电场力，qvB=qE，解得速度v=，B项正确；若速度v，粒子仍可能从板间射出，C项错误；若此粒子从右端沿虚线方向进入，所受电场力和洛伦兹力方向相同，不能做直线运动，D项错误. 2．(2015·河北衡水中学)如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为 (　　) A. d随v0增大而增大，d与U无关 B. d随v0增大而增大，d随U增大而增大 C. d随U增大而增大，d与v0无关 D. d随v0增大而增大，d随U增大而减小 〖答案〗A　 〖解析〗设粒子从M点进入磁场时的速度大小为v，该速度与水平方向的夹角为θ，故有v=，粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为r=，而MN之间的距离为d=2rcos θ，联立解得d=2，故A项正确. 3．(多选)(2015·河南郑州第一次质量预测)如图是质谱仪工作原理的示意图.带电粒子a、b从容器中的A点飘出(在A点初速度为零)，经电压U加速后，从x轴坐标原点处进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后分别打在感光板S上，坐标分别为x1、x2.图中半圆形虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则 (　　) A. b进入磁场的速度一定大于a进入磁场的速度 B. a的比荷一定大于b的比荷 C. 若a、b电荷量相等，则它们的质量之比ma ∶mb= ∶ D. 若a、b质量相等，则它们在磁场中运动时间之比ta ∶tb=x1 ∶x2 〖答案〗BC 〖解析〗粒子在磁场中运动由洛伦兹力提供向心力知，qvB=m，r=，半径与速度和比荷有关，故A项错误；由动能定理可知，粒子经过加速电场后的速度为qU=mv2，v=，r=，a的比荷一定大于b的比荷，故B项正确；根据r=，则它们的质量之比ma∶mb=∶，故C项正确；经历的时间为t==，则它们在磁场中运动时间之比ta∶tb=∶，故D项错误. 4．(多选)(2015·江西上饶二模)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计.该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a=1 m、b=0.2 m、c=0.2 m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B=1.25 T的匀强磁场，在上