重难点08 带电粒子在复合场中的运动（新高考专用）（学生版）-高考物理专练(新高考专用)

高考物理【热点·重点·难点】专练(新高考专用)重难点08带电粒子在复合场中的运动【知识梳理】考点带电粒子在组合场中的运动1．带电粒子在组合场中的运动是力电综合的重点和高考热点．这类问题的特点是电场、磁场或重力场依次出现，包含空间上先后出现和时间上先后出现，磁场或电场与无场区交替出现相组合的场等．其运动形式包含匀速直线运动、匀变速直线运动、类平抛运动、圆周运动等，涉及牛顿运动定律、功能关系等知识的应用．复习指导：1.理解掌握带电粒子的电偏转和磁偏转的条件、运动性质，会应用牛顿运动定律进行分析研究，掌握研究带电粒子的电偏转和磁偏转的方法，能够熟练处理类平抛运动和圆周运动．2．学会按照时间先后或空间先后顺序对运动进行分析，分析运动速度的承前启后关联、空间位置的距离关系、运动时间的分配组合等信息将各个运动联系起来．2．解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等．3．要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态．4．分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键【重点归纳】1、求解带电粒子在组合复合场中运动问题的分析方法(1)正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析．(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合．(3)对于粒子连续通过几个不同区域、不同种类的场时，要分阶段进行处理．(4)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．2、带电粒子在复合场中运动的应用实例(1)质谱仪(2)回旋加速器(3)速度选择器(4)磁流体发电机(5)电磁流量计工作原理【限时检测】(建议用时：30分钟)一、单选题1．如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由粒子源、加速电场、静电分析器和磁分析器组成。加速电场的加速电压为，半圆形通道内有方向指向圆心的均匀电场，在中心线处的电场强度大小为；磁分析器中分布着方向重直于纸面向外，磁感应强度为的范围足够大的有界匀强磁场，其上边界与静电分析器的下边界重合。由粒子源发出一个质量为、电荷量为的粒子(初速度为零，重力不计)，经加速电场加速后沿垂直静电分析器左侧边界的方向进入并沿中心线通过静电分析器，由点进入磁分析器中，最终打到胶片上的点。下列说法正确的是()A．加速电场的极板比极板的电势低B．磁分析器中点到点的距离C．只有比荷等于的带正电粒子经加速电压加速后才可以沿通道中心线通过静电分析器，进入磁分析器D．若某次使用时，磁场的上边界绕点逆时针转了30°，质量为、电荷量为的粒子最终将打到胶片上的点2．如图所示，纸面为竖直面，MN为竖直线段，MN之间的距离为h，空间存在平行于纸面的足够宽的匀强电场，其大小和方向未知，图中未画出，一带正电的小球从M点在纸面内以v0的速度水平向左开始运动，以后恰好以大小为vv0的速度通过N点。已知重力加速度g，不计空气阻力。则下列说法正确的的是()A．可以判断出电场强度的方向水平向左B．从M点到N点的过程中小球的机械能先增大后减小C．从M到N的运动过程中小球的速度最小为D．从M到N的运动过程中小球的速度最小为3．某同学根据法拉第的设想，设计用两块金属板验证是否真的能利用地磁场以及河流来发电，他在西江中插入两块金属板，河水以速度v自西向东从两板间流过，已知佛山地磁场竖直向下的分量为B，则以下推测符合物理规律的是()A．若将P、Q两金属板用导线连通，将有电流经导线由P流向QB．河水流速越大，则P、Q两板间的电势差越大C．P、Q两金属板靠得越近，则两板间的电势差越大D．河水电阻率越小，则P、Q两板间的电势差越大4．图示装置叫质谱仪，最初是由阿斯顿设计的，是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其工作原理如下：一个质量为m、电荷量为g的离子，从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向，进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相的底片D上。不计离子重力。则()A．离子进入磁场时的速率为B．离子在磁场中运动的轨道半径为C．离子在磁场中运动的轨道半径为D．若a、b是两种同位素的原子核，从底片上获知a、b在磁场中运动轨迹的直径之比是，则a、b的质量之比为二、多选题5．如图所示，在平面的一、二、三象限内存在垂直纸面向外，磁感应强度的匀强磁场，第四象限存在沿x轴负方向的匀强电场，电场强度，为处于y轴负方向的弹性绝缘薄挡板，长度为，M点为x轴正方向上的一点，。现有一个比荷大小为的带正电小球(可视为质点且重力不计)，从挡板下端N处小孔的右侧某处由静止释放，经匀强电场加速后从N处小孔沿x轴负方向射入磁场，若与挡板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电荷量不变，小球最后都能经过M点，则带电小球从释放点到N点距离的可能值为(保留一位小数)()A． B． C． D．6．如图所示，三角形区域有垂直于坐标向里、磁感应强度为B的匀强磁场，P，M的坐标分别为、，边界无阻碍。x轴下方区域内有沿x轴正方向，且场强的匀强电场，Q、N的坐标分别为、。一系列电子以不同的速率从O点沿y轴正方向射入磁场，已知速率为的电子通过磁场和电场后恰好过Q点，忽略电子间的相互影响，则()A．通过Q点的电子轨道半径为B．通过Q点的电子轨道半径为C．速率不超过的电子均可进入电场D．速率不超过的电子均可进入电场三、解答题7．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向里的水平磁场，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，一质量m=8×10-4kg、电荷量q=＋2×10-4C的微粒在O点具有竖直向下的速度v=0.12m/s，O′是挡板MN上一点，直线OO′与挡板MN垂直，g取10m/s2求：(1)微粒再次经过直线OO′时与O点的距离；(2)微粒在运动过程中离开直线OO′的最大高度(计算结果保留到小数点后两位)；(3)水平移动挡板，使微粒能垂直射到挡板上，挡板与O点间的距离应满足的条件。8．示波管中有两个偏转电极，其中一个电极XX′上可以接入仪器自身产生的锯齿形电压，叫扫描电压。如图甲所示，XX′极板长L＝0.2m，板间距d＝0.2m，在金属板右端竖直边界MN的右侧有一区域足够大的匀强磁场，磁感应强度B＝5×10－3T，方向垂直纸面向里。现将X′板接地，X极板上电势φ随时间变化的规律如图乙所示。有带正电的q粒子流以速度v0＝1×105m/s，沿水平中线OO′连续射入电场中，粒子的比荷为＝1×108C/kg，重力忽