零诊复习复合场

1、零诊复习 选修3-1 磁场(三)- 带电粒子在复合场中的运动 基础知识梳理巩固一、复合场的分类1叠加场：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，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现二、带电粒子在复合场中的运动形式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_时，将处于静止状态或做匀速直线运动2匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小_，方向_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_，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧

2、，也不是抛物线三、应用1质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qUmv2.粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvBm.由以上两式可得r_，m，_2回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由_和_决定，与_无关3速度选择器(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直这种装置能把_的粒子选择出来，所以叫做速度选择器(2)带电粒子能够沿直线匀速通过

3、速度选择器的条件是_4磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能(2)根据左手定则，如图中的B是发电机_极(3)磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则由qEqqvB得两极板间能达到的最大电势差_ 5电磁流量计工作原理：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即：qvBqEq，所以v，因此液体流量Q_.6. 霍尔效应：如图所示，厚度为h、宽为d

4、的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应（1）达到稳定状态时，导体板上侧面的电势 _ 下侧面的电势（填高于、低于或等于）。 （2）电子所受的洛伦兹力的大小为_ 。   （3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为 _.      课前自我检测典型题型 归纳突破(一)带电粒子在叠加场中运动1.带电粒子在复合场中的直线运动如图1所示，在同时存在

5、匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不可忽略)从原点O以速度v沿x轴正方向出发，下列说法错误的是 ()A若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，粒子只能做曲 线运动 图1B若电场、磁场均沿z轴正方向，粒子有可能做匀速圆周运动C若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向，粒子有可能做匀速直线运动D若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，粒子有可能做平抛运动2带电粒子在复合场中的匀速圆周运动如图2所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()A小球一定带正电B小球一定带负电

6、C小球的绕行方向为顺时针方向图2D改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动3. 带电粒子在复合场中的曲线运动如图1所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直纸面向里，将带正电的小球在场中由静止释放，最后落到地面上关于该过程，下述说法正确的是 ()A小球做匀变速曲线运动 图1B小球减少的电势能等于增加的动能C电场力和重力做的功等于小球增加的动能D若保持其他条件不变，只减小磁感应强度，小球着地时动能不变1带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类(1)磁场力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由

7、此可求解问题(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题(3)电场力、磁场力、重力并存若三力平衡，一定做匀速直线运动若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题2带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电粒子在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特

8、点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求解4、如图所示，空间存在着垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B，在y轴两侧分别有方向相反的匀强电场，电场强度均为E，在两个电场的交界处左侧附近，有一带正电的液滴a在电场力和重力作用下静止，现从场中某点由静止释放一个带负电的液滴b，当它的运动方向变为水平方向时恰与a相撞，撞后两液滴合为一体，速度减小到原来的一半，并沿x轴正方向做匀速直线运动，已知液滴b与a的质量相等，b所带电荷量是a所带电荷量的2倍，且相撞前a、b间的静电力忽略不计(1)求两液滴相撞后共同运动的速度大小；(2)求液滴b开始下落时距液滴a的高度h.（二）带电粒子在组合场中的运动

9、5(2013·浙江·20)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P和P3，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图22所示已知离子P在磁场中转过30°后从磁场右边界射出在电场和磁场中运动时，离子P和P3()A在电场中的加速度之比为11图22B在磁场中运动的半径之比为1C在磁场中转过的角度之比为12D离开电场区域时的动能之比为136、如图21所示，在xOy平面直角坐标系的第一象限有射线OA，OA与x轴正方向夹角为30°，OA与y轴所夹区域内有沿y轴负方向的匀强电场E1，第二象限存在沿x轴正方

10、向的匀强电场E2(未知)，其它区域存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的P点沿着x轴正方向以初速度v0射入电场，运动一段时间后经过Q点垂直于射线OA进入磁场，经磁场垂直x轴进入偏转电场E2，过y轴正半轴上的P点再次进入匀强电场E1，已知OPh，不计粒子重力，求：图21(1)粒子经过Q点时的速度大小；(2)匀强电场电场强度E1的大小；(3)粒子从Q点运动到P点所用的时间7直角坐标系xOy中与x轴成45°角的界线OM两侧区域分别有如图25所示电、磁场(第三象限除外)，匀强磁场磁感应强度为B、方向垂直纸面向外，匀强电场场强EvB、方向沿x轴负方向一

11、不计重力的带正电的粒子，从坐标原点O以速度为v、沿x轴负方向射入磁场，随后从界线上的P点沿垂直电场方向进入电场，并最终飞离电、磁场区域已知粒子的电荷量为q，质量为m，求： 图25(1)粒子在磁场中运动的轨迹半径R及P点的位置坐标；(2)粒子在磁场中运动的时间；(3)粒子最终飞离电、磁场区域的位置坐标带电粒子在组合场中的运动过程比较复杂，但如果认真分析其运动过程会发现，粒子的运动过程实际上是几个运动过程的组合，1先电场后磁场模型(1)先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动(如图14、15所示)在电场中利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度图14图15(2)先在电场中做类平抛运

12、动，然后进入磁场做圆周运动(如图16、17所示)在电场中利用平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度图16图172先磁场后电场模型对于粒子从磁场进入电场的运动，常见的有两种情况：(1)进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反；(2)进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直(如图18、19所示)图18图19（三）带电粒子在复合场中运动的应用实例8质谱仪的工作原理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A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是

13、 ()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小9.回旋加速器是用来加速带电粒子，使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子带电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rm，其运动轨迹如图所示问：(1)D形盒内有无电场？(2)粒子在盒内做何种运动？(3)所加交流电压频率应是多大，

14、粒子运动的角速度为多大？(4)粒子离开加速器时速度为多大？最大动能为多少？(5)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，其间电场均匀，求把静止粒子加速到上述能量所需时间10、如图11所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B)，最终打在A1A2上，下列表述正确的是 () A粒子带负电B所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B的磁场中的运动时间都相同C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大12在两平行金属板间

15、，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过以下判断正确的是 ()若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将不偏转若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将不偏转若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入，质子将向纸内或纸外偏转若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极正中央射入时，电子将向下偏转ABCD13.磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻

16、R.在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是 ()AN板的电势高于M板的电势BM板的电势高于N板的电势CR中有由b向a方向的电流DR中有由a向b方向的电流选作：14(2013·山东·23)如图23所示，在坐标系xOy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E.一带电荷量为q、质量为m的粒子，自y轴上的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场已知OPd，OQ2d.不计粒子重力(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向 图23(2)若磁感应强度的大小为一确定值B0，粒子将沿垂直y轴的方向进入第二象限，求B0.(3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间15、（