高考物理一轮复习 第九章 磁场 第3讲 带电粒子在复合场中的运动学案（最全）.doc

第3讲带电粒子在复合场中的运动

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微知识1带电粒子在复合场中的运动

1.复合场与组合场

(1)复合场：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定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现。

2.运动情况分类

(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，将处于静止状态或匀速直线运动状态。

(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，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条直线上时.粒子做非匀变速曲线运动.这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，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，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成.

微知识2带电粒子在复合场中运动的应用实例

装置

原理图

规律

速度选择器

若qv?B=qE,即,粒子做匀速直线运动

磁流体发电机

等离子体射入，受洛伦兹力偏

转，使两极带电，当

qu?B时，两极板间能达到最大电势差U=Bv?d

电磁流量计

当时，有v=

,流量

霍尔效应

在匀强磁场中放置一个矩

形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，

这种现象称为霍尔效应

基础诊断思维辨析对点微练

一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”,错误的画“×”.)

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做匀速圆周运动，必有mg=qE,洛伦兹力提供向心力。(×)

3.回旋加速器中带电粒子获得的最大动能由加速电压大小决定。(×)

4.带电粒子在重力、恒定电场力、洛伦兹力三个力共同作用下做直线运动时可能做变速直线运动。(×)

二、对点微练

1.(带电粒子在复合场中的直线运动)带正电的甲、乙、丙三个粒子 (不计重力)分别以速度v甲、Vz、V丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，则下列说法正确的是()

A.V甲v乙V丙

B.V甲vzV丙

C.甲的速度可能变大

D.丙的速度不一定变大

解析由左手定则可判断正电荷所受洛伦兹力向上，而所受的电场力向下，由运动轨迹可判断qv甲BqE即v甲错误!,同理可得vz=错误!,V丙错误!,所以v甲vzV丙，故A项正确，B项错；电场力对甲做负功，甲的速度一定减小，对丙做正功，丙的速度一定变大，故C、D项错误。

答案A

2.(带电粒子在复合场中的匀速圆周运动)(多选)如图所示，质量为m、电荷量为q的微粒，在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动，下列说法正确的是()

A.该微粒带负电，电荷量q=错误!

B.若该微粒在运动中突然分成比荷相同的两个粒子，分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直，它们均做匀速圆周运动

C.如果分裂后，它们的比荷相同，而速率不同，那么它们运动的轨道半径一定不同

D.只要一分裂，不论它们的比荷如何，它们都不可能再做匀速圆周运动

解析带电微粒在有电场力、洛伦兹力和重力作用的区域能够做匀速圆周运动，说明重力必与电场力大小相等、方向相反，由于重力方向总是竖直向下，故微粒受电场力方向向上，从题图中可知微粒带负电，选项A正确；微粒分裂后只要比荷相同，所受电场力与重力一定平衡(选项A中的等式一定成立),只要微粒的速度不为零，必可在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，选项B正确，D项错误；根据半径公式r=错误!可知，在比荷相同的情况

下，半径只跟速率有关，速率不同，则半径一定不同，选项C正确.

答案ABC

3.(带电粒子在组合场中的运动)(多选)如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A?A?。平板S下方有强度为Bo的匀强磁场。下列表述正确的是()

加速电场

B

速度选择器

十E

A?A?PS

A.质谱仪是分析同位素的重要工具