2026《金版教程》高考复习方案物理-第5讲 专题：带电粒子在组合场中的运动

第十章

磁场第5讲

专题：带电粒子在组合场中的运动目录12考点一带电粒子在组合场中的运动考点二带电粒子在组合场中运动的实例分析考点一带电粒子在组合场中的运动1．组合场：静电场、磁场与无场区各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，静电场、磁场与无场区分时间段交替出现。2．常见的基本运动形式电偏转磁偏转偏转条件带电粒子以v⊥E进入匀强电场带电粒子以v⊥B进入匀强磁场示意图例2如图，在y>0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在y<0的区域存在方向沿x轴负方向的匀强电场。第一个带电粒子先从y轴上的A点以大小为v的速度沿x轴正方向射出，之后从x轴上的C点进入电场时，速度方向与x轴垂直，最后经过y轴上的D点。已知A、C、D三点与原点O的距离都为L，不计重力。(1)求匀强电场的场强大小E；(2)第二个相同的粒子也从A点射出，射出时速度的大小和方向都与第一个粒子不同，结果该粒子从x轴上的P点进入电场，此时速度方向仍与x轴垂直。已知P点与原点O的距离为2L。该粒子从A点出发经过多长时间再次到达y轴？(已知sin53°＝0．8，cos53°＝0．6)(1)当Ek0＝0时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角θ均为45°，最终从Q点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示。求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在

Q点出射时的动能；(2)已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射。当Ek0＝keU时，要保证电子从出射区域出射，求k的最大值。考点二带电粒子在组合场中运动的实例分析1．质谱仪(1)构造：如图甲所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。(2)原理：①粒子由静止被加速电场________，根据动能定理可得关系式_____________。②粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做___________运动，根据牛顿第二定律得关系式_____________。③由以上两式可得r＝__________，m＝_______，＝_______。(3)用途：分离________，测定带电粒子的比荷、质量m。加速匀速圆周同位素2．回旋加速器(1)构造：如图乙所示，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______，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地改变_____，粒子就会被一次一次地______。(3)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个___________________________运动。相等正负加速初速度为零的匀加速直线nqU磁感应强度B盒半径R无关(6)加速到最大动能的加速次数粒子每加速一次动能增加______，故需要加速的次数N＝______。(7)加速到最大动能的运动时间①在磁场中的运动时间t1＝__________。②在电场中的加速时间t2＝________，其中a＝

，d为狭缝的宽度。③在回旋加速器中运动的总时间t＝t1＋t2。qU例4

(2024·广东省云浮市云安中学高三下月考)如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室A中的小孔S1飘出(初速度不计)，经电压为U的加速电场加速后，通过小孔S2，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片D上并被吸收形成谱线。照相底片D上有刻线均匀分布的标尺(图中未画出)，可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是(

)A．打在照相底片D上的离子带负电B．可以通过减小磁感应强度B来增大不同离子形成谱线之间的间隔C．谱线b对应比荷的值大于谱线a对应比荷的值D．标尺上各刻线对应比荷的值是均匀的例5

(2023·广东高考)某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为0．5m，磁感应强度大小为1．12T，质子加速后获得的最大动能为1．5×107eV。根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为(忽略相对论效应，1eV＝1．6×10－19J)(

)A．3．6