三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通用）专题25质谱仪、回旋加速器和带电粒子在交变电磁场中运动（解析版） .pdf

三年直题2（眼舄久溢

专茎25质墙仗、面旋加速器和

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考点三年考情（2022-2024）命题趋势

224年高考甘肃卷：质谱仪，计算偏转半径和比

考点1质谱仪

荷；1.质谱仪和回旋加速器都是高考考

和回旋加速器

223年高考福建卷：质谱仪，计算粒子比荷；查频率较高的知识，命题一般都是

（5年3考）

221年高考广东卷：花瓣形电子加速器。把仪器适当简化，或理想化，以降

考点2带电粒低难度。

子在交变电磁222高考河北卷:带电粒子在交变电场和交变磁2.带电粒子在交变电磁场中运动

场中运动场中运动。一般难度较大，能力要求高。

（5年2考）

翌—健。疆浇丞源

考点01质谱仪和回旋加速器

1.（224年高考甘肃卷）质谱仪是科学研究中的重要仪器，其原理如图所示。I为粒子加速器，加速电压

为U；II为速度选择器，匀强电场的电场强度大小为E,方向沿纸面向下，匀强磁场的磁感应强度大小为8],

方向垂直纸面向里；III为偏转分离器，匀强磁场的磁感应强度大小为^2,方向垂直纸面向里。从S点释放

初速度为零的带电粒子（不计重力），加速后进入速度选择器做直线运动、再由。点进入分离器做圆周运动，

最后打到照相底片的P点处，运动轨迹如图中虚线所示。

（1）粒子带正电还是负电？求粒子的比荷。

（2）求。点到P点的距离。

（3）若速度选择器II中匀强电场的电场强度大小变为（£；略大于EQ,方向不变，粒子恰好垂直打在

速度选择器右挡板的’点上。求粒子打在’点的速度大小。

£24四2E2-E】

【答案】（1）带正电，—~七；（2）(3)

2[/B1Bi

【解析】

（1）由于粒子向上偏转，根据左手定则可知粒子带正电；设粒子的质量为m,电荷量为q,粒子进入速度

选择器时的速度为V。，在速度选择器中粒子做匀速直线运动，由平衡条件

=qE]

在加速电场中，由动能定理

qU=：位

联立解得，粒子的比荷为

q=E；

m2UB；

（2）由洛伦兹力提供向心力

2

qvQB2=m^

r

可得。点到P点的距离为

（3）粒子进入II瞬间，粒子受到向上的洛伦兹力

七=qv°B]

向下的电场力

F—qE2

由于E^Ex,且

=qE】

所以通过配速法，如图所示

其中满足

qE2=q(vQ+vl)B1

则粒子在速度选择器中水平向右以速度％+%做匀速运动的同时，竖直方向以、做匀速圆周运动，当速度