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 (5).ppt

解答思路归纳本课结束典例剖析例3(命题角度2)(2022山东潍坊二模)如图甲所示,在坐标系xOy区域内存在按图乙所示规律变化的电场和磁场,以垂直纸面向外为磁场的正方向,磁感对点训练6.(命题角度1)(多选)(2022山东菏泽一模)如图甲所示,在半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场,其变化规律如图乙所示。薄挡板两端点M、N恰在圆周上,且劣弧MN所对的圆心角为120°。在t=0时,一质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以初速度v从A点沿直径AOB射入场区,运动到圆心O后,做一次半径为的完整的圆周运动,再沿直线运动到B点,在B点与挡板碰撞后原速率返回,之后与薄挡板碰撞也能原速率返回,碰撞时间不计,电荷量不变,运动轨迹如图甲所示,最终粒子能回到A点。粒子的重力不计,不考虑变化的磁场所产生的电场,下列说法正确的是()A.磁场方向垂直纸面向外D.若t=0时,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v从A点沿AO入射,偏转、碰撞后,仍可返回A点BC解析根据轨迹可知,带正电的粒子从O点向上偏转做圆周运动,由左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里,选项A错误;粒子在磁场中做匀速圆周运动,若t=0时,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v从A点沿AO入射,到达O点后向下,与薄挡板碰撞后,到达B板,与B碰撞后向上偏转后从磁场中飞出,则不能返回A点,选项D错误。7.(命题角度1)(2022安徽合肥二模)如图甲所示,竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面的匀强磁场,电场和磁场的范围足够大,电场强度E=40N/C,磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示,选定磁场垂直纸面向里为正方向。t=0时刻,一带正电的微粒,质量m=8×10-4kg、电荷量q=2×10-4C,在O点具有方向竖直向下、大小为0.12m/s的速度v,O是挡板MN上一点,直线OO与挡板MN垂直,g取10m/s2。(1)求微粒再次经过直线OO时与O点的距离;(2)求微粒在运动过程中离开直线OO的最大距离;(3)水平移动挡板,使微粒能垂直射到挡板上,求挡板与O点间的水平距离应满足的条件。答案(1)1.2m(2)2.48m(3)见解析解析(1)根据题意可知,微粒所受的重力G=mg=8×10-3N微粒所受静电力大小F=qE=8×10-3N因此重力与静电力平衡,微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,则则微粒在5πs内转过半个圆周,再次经直线OO时与O点的距离L=2R=1.2m。(2)微粒运动半周后向上匀速运动,运动的时间为t=5πs,轨迹如图所示位移大小x=vt=1.88m因此,微粒离开直线OO的最大距离H=x+R=2.48m。(3)若微粒能垂直射到挡板上的某点P,P点在直线OO下方时,由图可知,挡板MN与O点间的距离应满足L1=(2.4n+0.6)m(n=0,1,2,…)P点在直线OO上方时,由图可知,挡板MN与O点间的距离应满足L2=(2.4n+1.8)m(n=0,1,2,…)[若两式合写成L=(1.2n+0.6)m(n=0,1,2,…)也可]。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