高考物理二轮总复习精品课件 专题3 电场与磁场 第3讲 带电粒子在复合场中的运动 (3).ppt

(3)设粒子沿y方向偏离z轴的距离为y,其中在区域Ⅱ中沿y方向偏离的距离为y,由运动学公式得y=vtsinα⑩(1分)由题意得解答思路归纳本课结束对点训练6.(命题角度1)(2022广东潮州期末)如图甲所示,一对平行金属板M、N,两板长为L,两板间距离也为L,置于O1处的粒子发射源可沿两板的中线O1O发射初速度为v0、电荷量为q、质量为m的带正电的粒子,M、N板间加变化规律如图乙所示的交变电压UMN;金属板的右边界与y轴重合,板的中心线O1O与x轴重合,y轴右侧存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。t=0时刻发射的粒子1恰好贴着N板右侧垂直y轴射出,t=时刻发射的粒子2与粒子1的运动轨迹交于磁场P点,已知P点的纵坐标为L。不计粒子重力及相互间作用力。(1)求U0的大小。(2)求磁场的磁感应强度的大小B。(3)判断粒子1、2哪个先到达P点,并求到达P点的时间差。解析(1)t=0时刻入射的粒子在两板间的运动轨迹如图所示水平方向匀速直线运动有L=v0t(2)由(1)同理可知t=时刻入射的粒子恰好贴着M板右侧垂直y轴射入磁场,故进入磁场时速度大小也为v0两粒子运动轨迹如图所示解得r=L带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得7.(命题角度1)如图甲所示,M、N为竖直放置且彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O且正对,在两板间有垂直于纸面方向的匀强磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示(垂直于纸面向里的磁场方向为正方向)。有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场,已知正离子质量为m,电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响,不计离子所受重力。(1)求磁感应强度B0的大小。(2)若正离子从O孔垂直于N板射出磁场,请画出用时最短时的运动轨迹并求出该最短时间。(3)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场,求正离子射入磁场时的速度v0的可能值。(2)正离子从O孔垂直于N板射出磁场时,用时最短的轨迹如图所示各段弧长之和刚好为一个完整圆周运动,故最短时间为tmin=T0。(3)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场,正离子在两板之间只运动一个周期即T0时微专题?热考命题突破命题篇新教材、新高考、新情境现代科技中的电、磁场问题情境解读“现代科技中的电、磁场问题”的知识主要包括:回旋加速器、质谱仪、速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件等。解决此类问题的基本思路如下:考向分析高考常以现代科技中的电、磁场问题为背景进行命题,试题常以选择题或计算题形式出现,难度中等。通过建构组合场、叠加场模型,运用电场、磁场及力学规律来分析问题,可以很好地考查考生的关键能力,还能强化运动观念和相互作用观念,考查物理观念和科学思维等学科素养。案例探究例题(2022山东济宁期末)在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图,离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆(硅片)。速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和偏转系统中的匀强电场的电场强度大小均为E,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆环,其两端中心位置M和N处各有一个小孔;偏转系统中电场的分布区域是一边长为L的正方体,其底面与晶圆所在水平面平行,间距为2L。当偏转系统不加电场时,离子恰好竖直注入到晶圆上的O点。整个系统置于真空中,不计离子重力。求:(1)离子通过速度选择器的速度大小v和磁分析器选择出来离子的比荷;(2)偏转系统加电场时离子注入晶圆的位置到O点的距离。角度拓展如图所示,甲是回旋加速器,乙是磁流体发电机,丙是速度选择器,丁是霍尔元件,下列说法正确的是()A.甲图要增大粒子的最大动能,可增加电压UB.乙图可判断出A极板是发电机的负极C.丙图可以判断出带电粒子的电性,重力不计的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是v=D.丁图中若载流子带负电,稳定时C板电势高B子向下偏转,所以下极板带正电,A板是发电机的负极,B板是发电机的正极,故B正确;电场的方向与B的方向垂直,带电粒子进入复合场,受静电力和洛伦兹力,且二力是平衡力,即qE=qvB,所以v=,不管粒子带正电还是带负电都可以匀速直线通过,所以无法判断粒子的电性,故C错误;若载流子带负电,载流子的运动方向与电流方向相反,由左手定则可知,负粒子向C板偏转,所以稳定时C板电势低,故D