带电粒子在复合场中的运动 一轮复习
2．构造：
要点深化
质谱仪的工作原理：如上图所示，设有一质量为m， 带电荷量为q的粒子，从容器①进入加速电场②，然后再经 速度选择器③进入偏转磁场④，打到照相底片⑤上，根据
打上的位置，可以测出带电粒子的偏转半径r.粒子在加速电
场中加速，由动能定理可得12mv2＝qU，则v＝
2qU m.
粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径
要点深化
1．由 v＝EB可以看出通过调节 E(即调节速度选择器电 极两端的电压)和 B 就可以选择出进入偏转磁场的带电粒子 的速度 v.
2．速度选择器对正、负电荷均适用，且其两极间距离 极小，粒子稍有偏转，即会打到极板上．
3．速度选择器中的 E、B 的方向具有确定的关系，仅 改变其中一个的方向，就不能对速度做出选择．在复合场的 方向符合要求的情况下，不论带电粒子的性质如何，只要带 电粒子沿着设定的方向进入复合场，就可以对速度进行选 择，因为洛仑兹力的方向与速度方向有关．
基础自测
1．如图所示为一“滤速器”装置的示意图．a、b 为水 平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平 方向经小孔 O 进入 a、b 两板之间．为了选取具有某种特定 速率的电子，可在 a、b 间加上电压，并沿垂直于纸面的方 向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线 OO′运动， 由 O′射出．不计重力作用．可能达到上述目的的办法是 ()
(2) 当 带 电 粒 子 所 受 合 外 力 充 当 向 心 力 ， 带 电 粒 子 做 _匀__速__圆__周__运__动___时，由于通常情况下，重力和电场力为恒力， 故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力相 平衡，洛仑兹力充当向心力．
(3)当带电粒子所受的合力的大小、方向均不断变化时， 则粒子将做非匀变速的__曲__线__运__动____．
4．带电粒子在复合场中有约束情况下的运动 带电粒子所受约束，通常有面、杆、绳、圆轨道等，常 见的运动形式有_直__线__运__动__和__圆__周__运__动__，此类问题应注意分 析洛仑兹力所起的作用．
要点深化 1．解决复合场类问题的分析方法 和基本思路 (1)全面、正确的受力分析．除重力、 弹力、摩擦力外，要特别注意电场力和 磁场力的分析．核心在于洛仑兹力随带 电粒子运动状态的变化而改变．
基础自测
1．如图甲、乙、丙所示，三个完全相同的半圆形光滑 绝缘轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，其中图乙轨道 处在垂直纸面向外的匀强磁场中，图丙轨道处在竖直向下的 匀强电场中，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点 处由静止释放．则三个带电小球通过圆轨道最低点时( )
A．速度相同 B．所用时间相同 C．对轨道的压力相同 D．均能到达轨道右端最高点处
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下
解析：带电粒子所受的洛仑兹力一定对它不做功，而粒 子的动能又保持不变，所以可以判断所受的电场力对它也没 有做功，粒子一定沿电场中的等势面移动，即竖直方向，若 是竖直向上运动，不论是正电荷还是负电荷，洛仑兹力与电 场力一定方向相反，可能平衡而做匀速直线运动，粒子的动 能保持不变；若是竖直向下运动，不论是正电荷还是负电荷， 洛仑兹力与电场力一定方向相同，在两力的作用下做曲线运 动，电场力做功，粒子的动能将发生变化，故只有 C 正确．
1．定义：同时存在电场和磁场的区域，同时存在磁场 和重力场的区域，同时存在____重__力__场__、__磁__场__和__电__场____的区 域，都叫做复合场，也称为叠加场．
2．特征：带电粒子在复合场中同时受到 _重__力__、__洛__仑__兹__力__、__电__场__力__的作用，或其中某两种力的作用．
(3)由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动情况 多变，往往出现临界问题，这时应以题目中的“最大”、“最 高”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界 条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解．
注意：带电粒子在复合场中运动的问题，往往综合性较 强，物理过程复杂．在分析处理该部分的问题时，要充分挖 掘题目中隐含信息，利用题目创设的情境，对粒子做好受力 分析、运动过程分析，培养空间想象能力、分析综合能力、 应用数学知识处理物理问题的能力．
A．该束带电粒子带负电 B．速度选择器的P1极板带正电 C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷mq 越小
解析：由带电粒子在磁场B2中的偏转方向可知，粒子
带正电，选项A错误；带电粒子在如图所示的速度选择器
中受到两个力平衡，即qvB＝qE，因为受到的洛仑兹力方
2．工作原理 (1)电场加速qU＝__Δ_E__k ___ (2)磁场约束偏转qvB＝mvr2，r＝mqBv
(3)加速条件：高频电源的周期与2π带m电粒子在D形盒中 运动的周期相同，即T电场＝T回旋＝____q_B____.
要点深化
1．带电粒子在回旋加速器内运动，决定其最终能量的 因素
由于D形金属盒的大小一定，所以不管粒子的大小及 带电荷量如何，粒子最终从加速器内射出时应具有相同的 旋转半径．由牛顿第二定律得qvnB＝mvrn2n①
(1)粒子的速度v为多少？ (2)速度选择器的电压U2为多少？ (3)粒子在磁场B2中做匀速圆周运动的半径R为多大？
解析：(1)在a中，带电粒子被加速电场U1加速，由动 能定理有eU1＝12mv2，得v＝ 2emU1.
(2)在b中，带电粒子受的电场力和洛仑兹力大小相 等，即eUd2＝evB1，代入v值得U2＝B1d 2emU1.
A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向里 B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向里 C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向外 D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向外
解析：要使电子沿直线OO′射出，则电子必做匀速直 线运动，电子受力平衡．在该场区，电子受到电场力和洛 仑兹力，要使电子所受二力平衡，则二力方向为竖直向上 和竖直向下．A选项电子所受电场力竖直向上，由左手定 则判断洛仑兹力竖直向下，满足受力平衡．同理，D选项 也满足受力平衡．所以A、D选项正确．
课时3 带电粒子在复合场中的运动
学习目标
1、通过复习力和运动的关系，明 确在复合场中进行受力和运动分析 时要注意的问题。 研 2、通过自主复习明确速度选择器 的工作原理，并用来解题。 3、通过看图了解质谱仪的工作原 理，能列出相关的方程，并对方程 进行分析。
知识点一
带电粒子在复合场中的运动
知识回顾
(3)在c中，带电粒子受洛仑兹力作用而做圆周运动，回 转半径R＝Bm2ve，代入v值得R＝B12 2Ue1m.
答案：(1)
2eU1 m
(2)B1d
2eU1 m
1 (3)B2
2U1m e
知识点四
回旋加速器
1．基本构造
知识回顾
回旋加速器的核心部分是放置在磁场中的两个D形的 金属扁盒(如右图)，其基本组成为：①粒子源；②两个D形 金属盒；③匀强磁场；④高频电源；⑤粒子引出装置．
3．带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质 (1)当带电粒子所受合外力为零时，将做_匀__速__直__线__运__动__ 或处于_静__止__状__态____，合外力恒定且与初速度同向时做匀变 速直线运动，常见情况有： ①洛仑兹力为零(即 v 与 B 平行)时，重力与电场力平衡， 做匀速直线运动，或重力与电场力的合力恒定做匀变速运 动． ②洛仑兹力与速度 v 垂直，且与重力和电场力的合力平 衡，带电粒子做匀速直线运动．
解析：从第一个磁场进入另一磁场的离子一定满足qE ＝qvB，即v＝EB，这些离子速度相同，又在后一磁场中，R ＝mqBv，由于v、B相同，而R不同，所以mq 不同．
答案：D
知识点三
质谱仪
知识回顾
1．用途：质谱仪是利用电场和磁场控制电荷运动的精密 仪器，它是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工 具．
由于动量大小存在定量关系mvn＝ 2mEkn② 由①②两式得Ekn＝q22Bm2rn2③ 可见，粒子获得的能量与回旋加速器的直径有关，直 径越大，粒子获得的能量就越大．
2．决定带电粒子在回旋加速器内运动时间长短的因素
带电粒子在回旋加速器内运动时间长短，与带电粒子
做匀速圆周运动的周期有关，同时还与带电粒子在磁场中
答案：C
知识点二
速度选择器知识回顾1．原理：如图所示，由所受重力可忽略不计，运动方 向相同而速率不同的正粒子组成的粒子束射入相互正交的 匀强电场和匀强磁场所组成的场区中．已知电场强度大小为 E，方向向下，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于纸面向 里，若粒子运动轨迹不发生偏折(重力不计)，必须满足平衡 条件：_q_v_B_＝__q_E__，故 v＝EB，这样就把满足 v＝EB的粒子从 速度选择器中选择出来了．
答案：AD
2．如图所示，一束质量、速度和电荷量不同的正离子 垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现 有些离子保持原来的运动方向，未发生偏转．如果让这些 不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂 成几束，
对这些进入另一磁场的离子，可得出结论( ) A．它们的动能一定各不相同 B．它们的电荷量一定各不相同 C．它们的质量一定各不相同 D．它们的电荷量与质量之比一定各不相同
r＝mqBv＝
2mU qB2
所以粒子的质量m＝q2BU2r2
若q也未知，则可求出该粒子的比荷
mq ＝B22Ur2
基础自测
1．(2013·广东佛山质检)1922年英国物理学家阿斯顿因 质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学 奖．若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动 轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是( )
转动的圈数有关．设带电粒子在磁场中转动的圈数为n，加
速电压为U.因每加速一次粒子获得能量为qU，每圈有两次
加速．结合Ekn＝
2．特点 (1)速度选择器只选择速度(大小、方向)，而不选择粒子 的质量和电荷量．如上图若从右侧入射则不能穿出场区． (2)速度选择器 B、E、v 三个物理量的大小、方向互相 约束，以保证粒子受到的电场力和洛仑兹力_等__大__、__反__向__．如 图中只改变磁场 B 的方向，粒子将向下偏转．
第九章专题十带电粒子在叠加场中的运动-2025年高考物理一轮复习PPT课件
答案
高考一轮总复习•物理
第16页
解析：根据磁场的方向和等离子体进入的方向，由左手定则可以判断等离子体中的正电 荷受向下的洛伦兹力，故 B 金属板是电源的正极，选项 A 错误；发电机的电动势稳定时，一 定存在 F 电＝F 洛，即Ud q＝Bqv，所以电源的电动势 U＝Bdv，所以若等离子体入射速度 v 不 变，减小 A、B 两金属板间的距离 d，电源电动势 U 减小，选项 B 错误；由于电源与外电路 构成通路，电流还通过等离子体，而等离子体是有一定电阻的，所以 A、B 两金属板间的电 势差 U′＝R＋R rU，故它不等于电源电动势，选项 C 错误；根据前面的推导可知，电源的电动 势 U＝Bdv，即 A、B 两金属板间的电势差 U′与电动势成正比，即这个电势差也与等离子体 的入射速度有关，选项 D 正确．
A．从 a 点射出 C．从 d 点射出
B．从 b 点射出 D．从 b、p 之间射出
答案
高考一轮总复习•物理
第24页
解析：设电场强度大小为 E，磁感应强度大小为 B，粒子所带电荷量的绝对值为 q，粒 子射入场区时的速度大小为 v，粒子恰能沿直线经过 p 点射出场区，由平衡条件得 qE＝qvB， 仅撤去磁场，粒子从 c 点射出，则粒子所受电场力方向水平向右，则粒子所受洛伦兹力方向 水平向左，由运动学公式知 L＝12·qmEt2，L＝vt，仅撤去电场，粒子在磁场中做匀速圆周运动， 由牛顿第二定律得 qvB＝mvr2，联立解得 r＝L2，故粒子从 a 点射出，A 正确．
2021届高考物理一轮复习电磁学专项特训(8)带电粒子在复合场中的运动
1.答案：D
参考答案
解析：当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时，粒子流匀速直线通过该区域，有 qvB＝qE ， 所以 E＝Bv 。假设粒子带正电，则受向下的洛伦兹力，电场方向应该向上。粒子带负电 时，电场方向仍应向上。故正确答案为 D。
2.答案：A
解析：离子在磁场 B2 中发生偏转,知离子带正电.在速度选择器中,有 qE=qvB 可得 v=E/B, 只有速度满足一定值的离子才能通过速度选择器.因 va vb = vc vd 。,所以只有 b、c 两离子能通过速度选择器.a 的速度小于 b 的速度,所以 a 所受的电场力大于洛伦兹力,a 向 P,板偏转,故 A 正确,B 错误.只有 b、c 两离子能通过速度选择器进人磁场队,根据 r=mn/qB2 知质量大的半径大,知射向 A1 的是 b 离子,射向 A2 的是 C 离子.C、D 错误.
q2 q1
=
1 1
，其中
B2
= 12B1 ，
q1
=
q2 ，可得
m2 m1
= 144 ,故选
D.
4.答案：B
解析：A. 粒子从左射入,不论带正电还是负电,电场力大小为 qE,洛伦兹力大小 F = qvB = qE ,二者方向相反,故两个力平衡,速度 v = E ，粒子做匀速直线运动。故 A 错误，
B
A.上板为正极,电流 I = Bdvab Rad + d
B.上板为负极,电流 I = Bvad 2
Rad + b
C.下板为正极,电流 I = Bdvab Rad + d
D.下板为负极,电流 I = Bvad 2
Rad + b
7.如图所示为磁流体发电机的示意图。平行金属板 A、C 间有垂直于纸面向外的匀强磁场, 磁场的磁感应强度大小为 B,两板间距离为 d,两板间连接有理想电流表和定值电阻 R。等 离子体以一定的速度 v0 平行金属板、垂直于磁场射入两板间,电路稳定时电流表的示数 为 I,则下列说法正确的是( )
带电粒子在复合场中的运动计算题-2021届高考一轮复习
一．解答题（共8小题）1．如图所示，竖直虚线MN左侧有一电场强度大小E1＝E的匀强电场，方向水平向左，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度大小E2＝E的匀强电场，方向竖直向下。
在虚线PQ右侧距PQ为L处有一足够大的竖直屏。
现将一电子无初速度地放入电场E1中的A点，最后电子打在右侧的屏上的R点，R点到O点的距离为，AO 连线与屏垂直，不计电子受到的重力。
（1）求A点到虚线MN的距离；（2）若在虚线PQ与屏之间再加一竖直向上的匀强电场E3，使电子打到屏上的位置在O 点下方，且到O点的距离也为，求所加电场的电场强度大小E3。
2．如图，在xOy平面的第一象限内存在方向垂直纸面外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B；在第四象限内存在沿﹣x轴方向的匀强电场，电场强度大小为E．两个质量均为m、电量均为+q的粒子从y轴上的P点，以相同大小的速度进入第一象限（速度方向之间的夹角θ＝60°），两粒子离开第一象限后均垂直穿过x轴进入电场，最后分别从y轴上的M、N点离开电场。
两粒子的重力及粒子之间的相互作用不计，求（1）粒子在P点的速度大小；（2）M、N两点间的距离△y。
3．如图所示，在平面直角坐标系xoy的第二、三、四象限内存在竖直向上的匀强电场，其中第二象限的匀强电场的电场强度为E1，第三、四象限内匀强电场的电场强度为E2，x 轴下方同时存在垂直纸面向外的匀强磁场。
一带电小球从x轴上的A点以初速度v0垂直x轴向上射出，小球沿竖直光滑的绝缘圆形轨道内壁运动到y轴上的C点，以速度3v0垂直y轴进入第一象限，接着以与x轴正方向成θ＝53°速度方向斜射入x轴下方的电磁场区域，小球做匀速圆周运动，再次回到x轴时恰好经过原点O。
已知小球的质量为m，带电量为q，重力加速度为g，已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。
求：（1）圆形轨道的半径R和第二象限内匀强电场的电场强度大小E1；（2）第三、四象限内匀强电场的电场强度大小E2；（3）匀强磁场的磁感应强度大小B。
高考物理一轮复习讲义带电粒子在复合场中的运动
课题：带电粒子在复合场中的运动知识点总结：一、带电粒子在有界磁场中的运动1．解决带电粒子在有界磁场中运动问题的方法可总结为：（1）画轨迹（草图）；（2）定圆心；（3）几何方法求半径．2．几个有用的结论：（1）粒子进入单边磁场时，进、出磁场具有对称性，如图2（a）、（b）、（c）所示．（2）在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出，如图（d）所示．（3）当速率一定时，粒子运动的弧长越长，圆心角越大，运动时间越长．二、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题带电粒子刚好穿出或刚好不穿出磁场的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．这类题目中往往含有“最大”、“最高”、“至少”、“恰好”等词语，其最终的求解一般涉及极植，但关键是从轨迹入手找准临界状态．（1）当粒子的入射方向不变而速度大小可变时，由于半径不确定，可从轨迹圆的缩放中发现临界点．（2）当粒子的入射速度大小确定而方向不确定时，轨迹圆大小不变，只是位置绕入射点发生了旋转，可从定圆的动态旋转中发现临界点．三、带电粒子在叠加场中的运动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①若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②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，由此可求解问题．（2）电场力、磁场力并存（不计重力的微观粒子）①若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②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①若三力平衡，一定做匀速直线运动．②若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动．③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，可用能量守恒或动能定理求解问题．四、带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，除受场力外，还受弹力、摩擦力作用，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点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果．五、带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动，实际上是几个典型运动过程的组合，因此解决这类问题要分段处理，找出各分段之间的衔接点和相关物理量，问题即可迎刃而解．常见类型如下：1．从电场进入磁场（1）粒子先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动．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．（2）粒子先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动．在电场中利用平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度．2．从磁场进入电场（1）粒子进入电场时的速度与电场方向相同或相反，做匀变速直线运动（不计重力）．（2）粒子进入电场时的速度方向与电场方向垂直，做类平抛运动典例强化例1、在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图3所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿＋y 方向飞出．（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其荷质比q m ；（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B ′，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？例2、真空区域有宽度为L 、磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向如图4所示，MN 、PQ 是磁场的边界．质量为m 、电荷量为＋q 的粒子沿着与MN 夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，粒子刚好没能从PQ 边界射出磁场（不计粒子重力的影响），求粒子射入磁场的速度大小及在磁场中运动的时间．例3、如图所示的直角坐标系xOy 中，x <0，y >0的区域内有沿x 轴正方向的匀强电场，x ≥0的区域内有垂直于xOy 坐标平面向外的匀强磁场，x 轴上P 点坐标为（－L,0），y 轴上M 点的坐标为（0，233L ）．有一个带正电的粒子从P 点以初速度v 沿y 轴正方向射入匀强电场区域，经过M 点进入匀强磁场区域，然后经x 轴上的C 点（图中未画出）运动到坐标原点O ．不计重力．求：（1）粒子在M 点的速度v ′；（2）C 点与O 点的距离x ；（3）匀强电场的电场强度E 与匀强磁场的磁感应强度B 的比值．例4、如图5所示，在NOQ 范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ，在MOQ 范围内有垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅱ，M 、O 、N 在一条直线上，∠MOQ ＝60°，这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B 。
专题复习-带电粒子在复合场中的运动
四﹑解题规律 带电微粒在组合场、 复合场中的运动问题是电磁 带电微粒在组合场 、 学与力学知识的综合应用， 学与力学知识的综合应用 ， 分析方法与力学问题 分析方法基本相同， 分析方法基本相同 ， 只是增加了电场力和洛伦兹 力，解决可从三个方面入手： 解决可从三个方面入手： 1. 力学观点：包括牛顿定律和运动学规律 力学观点： 2. 能量观点：包括动能定理和能量守恒定律 能量观点： 3. 动量观点：包括动量定理和动量守恒定律 动量观点：
解： (1)小球受力如图所示 小球受力平衡时速度最大 小球受力如图所示, 小球受力如图所示 小球受力平衡时速度最大, f FB N 1 = FE + FB = Eq + Bqv m N
1
mg = f = µN 1 = µ ( Eq + Bqv m )
FE mg
mg E 0.1 × 10−2 10 vm = − = − = 5(m/s ) −4 0.5 µBq B 0.2 × 0.5 × 4 × 10 f (2)电场反向后 小球受力如图所示 电场反向后, 电场反向后 小球受力如图所示: FE 开始时， 小球向下加速运动， 开始时，FB =0, 小球向下加速运动，
专题复习：带电粒子在复合场中的运动 例 专题复习：带电粒子在复合场中的运动-例4 如图所示， 例4. 如图所示，纸平面内一带电粒子以某一速度做 直线运动， 直线运动 ， 一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆 形匀强磁场区域（图中未画出磁场区域） 形匀强磁场区域 （ 图中未画出磁场区域 ） ， 粒子飞 出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面平行的金 属板间，两金属板带等量异种电荷， 属板间 ， 两金属板带等量异种电荷 ， 粒子在两板间 经偏转后恰从下板右边缘飞出。已知带电粒子的质 经偏转后恰从下板右边缘飞出。 量为m,电量为 电量为q，其重力不计， 量为 电量为 ，其重力不计，粒子进入磁场前的速 度方向与带电板成θ=600角。匀强磁场的磁感应强度 度方向与带电板成 带电板长为l, 板距为d, 为B, 带电板长为 板距为 板间电压为U。试解答： 板间电压为 。试解答： （1）上金属板带什么电 ）上金属板带什么电? θ （2）粒子刚进入金属板时速度为多大 ） （3）圆形磁场区域的最小面积为多大 ）圆形磁场区域的最小面积为多大?
高考物理一轮复习课时规范练31 带电粒子在复合场中的运动(含答案)
课时规范练31带电粒子在复合场中的运动基础对点练1.(感应加速器)(2022安徽宣城期末)无论周围空间是否存在闭合回路,变化的磁场都会在空间激发涡旋状的感应电场,电子感应加速器便应用了这个原理。
电子在环形真空室被加速的示意图如图所示,规定垂直于纸面向外的磁场方向为正,用电子枪将电子沿图示方向注入环形室。
它们在涡旋电场的作用下被加速。
同时在磁场内受到洛伦兹力的作用,沿圆形轨道运动。
下列变化规律的磁场能对注入的电子进行环向加速的是()2.(等离子体发电)下图为等离子体发电机的示意图。
高温燃烧室产生的大量的正、负离子被加速后垂直于磁场方向喷入发电通道的磁场中。
在发电通道中有两块相距为d的平行金属板,两金属板外接电阻R。
若磁场的磁感应强度为B,等离子体进入磁场时的速度为v,系统稳定时发电通道的电阻为r。
则下列表述正确的是()A.上金属板为发电机的负极,电路中电流为BdvRB.下金属板为发电机的正极,电路中电流为BdvR+rC.上金属板为发电机的正极,电路中电流为BdvR+rD.下金属板为发电机的负极,电路中电流为BdvR3.(电磁流量计)有一种污水流量计原理可以简化为如图所示模型:废液内含有大量正、负离子,从直径为d的圆柱形容器右侧流入,左侧流出。
流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。
空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,下列说法正确的是()A.M点的电势高于N点的电势B.负离子所受洛伦兹力方向竖直向下C.MN两点间的电势差与废液的流量值成正比D.MN两点间的电势差与废液流速成反比4.(霍尔效应)右图为霍尔元件的工作原理示意图,导体的宽度为h、厚度为d,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,CD两侧面会形成电势差U,其,式中比例常数k为霍尔系数,设载流子的大小与磁感应强度B和电流I的关系为U=k IBd电荷量的数值为q,下列说法正确的是()A.霍尔元件是一种重要的电传感器B.C端的电势一定比D端的电势高C.载流子所受静电力的大小F=q UdD.霍尔系数k=1,其中n为导体单位体积内的电荷数nq5.(回旋加速器)右图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场的电场强度大小恒定,且被限制在AC板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是()A.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关B.带电粒子每运动一周被加速一次C.带电粒子每运动一周P1P2等于P2P3D.加速电场方向需要做周期性的变化6.(多选)(组合场)如图所示,在第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场,磁感应强度大小相等。
2020届高考物理一轮复习检测：第十一章_磁场_第3讲_带电粒子在复合场中的运动(含答案)
第3讲带电粒子在复合场中的运动基础巩固1.地面附近水平虚线MN的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度为E,磁感应强度为B,如图所示。
一带电微粒自距MN为h的高处由静止下落,从P点进入场区,沿半圆圆弧POQ运动,经圆弧的最低点O从Q点射出。
重力加速度为g,忽略空气阻力的影响。
下列说法中错误的是( )A.微粒进入场区后受到的电场力的方向一定竖直向上B.微粒进入场区后做圆周运动,半径为C.从P点运动到Q点的过程中,微粒的电势能先增大后减小D.从P点运动到O点的过程中,微粒的电势能与重力势能之和越来越小2.(2016北京西城期末,16)(多选)如图所示,两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内,左右两端点等高,分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。
两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。
M、N为轨道的最低点。
则下列分析正确的是( )A.两个小球到达轨道最低点的速度< v NB.两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力> F NC.小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间D.磁场中小球能到达轨道另一端最高处,电场中小球不能到达轨道另一端最高处3.(多选)在如图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B。
已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的质子,穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是( )A.E和B都沿y轴的负方向B.E和B都沿x轴的正方向C.E沿y轴正方向,B沿z轴负方向D.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向4.显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。
设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是( )5.(2017北京海淀一模,22,16分)如图所示,分界线MN左侧存在平行于纸面水平向右的有界匀强电场,右侧存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场。
高三物理一轮复习教案：带电粒子在复合场中的运动
专题:带电粒子在复合场中的运动一、复合场的分类：1、复合场：即电场与磁场有明显的界线，带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动，即分段运动，该类问题运动过程较为复杂，但对于每一段运动又较为清晰易辨，往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度，具有承上启下的作用．2、叠加场：即在同一区域内同时有电场和磁场，些类问题看似简单，受力不复杂，但仔细分析其运动往往比较难以把握。
二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止．2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动．3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动．4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理．三、电场力和洛伦兹力的比较1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用．2.电场力的大小F＝Eq，与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小f=Bqvsinα,与电荷运动的速度大小和方向均有关．3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直．4.电场力既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能．6.匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧．四、对于重力的考虑重力考虑与否分三种情况．（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力．（2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单．（3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时，可采用假设法判断，假设重力计或者不计，结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确，否则假设错误．五、复合场中的特殊物理模型1．粒子速度选择器如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv0B＝qE,v0=E/B，若v= v0=E/B，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关若v＜E/B，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加．若v＞E/B，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．2.磁流体发电机如图所示，由燃烧室O燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。
《志鸿优化设计》2022年高考物理(鲁科版)第一轮复习题库：第八章磁场第三节带电粒子在复合场中的运动
《志鸿优化设计》2022年高考物理（鲁科版）第一轮复习题库：第八章磁场第三节带电粒子在复合场中的运动一、不定项选择题1．（2021·江西南昌调研）某空间存在水平方向的匀强电场（图中未画出），带电小球沿如图所示的直线斜向下由A 点沿直线向B 点运动，此空间同时存在由A 指向B 的匀强磁场，则下列说法正确的是（ ）A ．小球一定带正电B ．小球可能做匀速直线运动C ．带电小球一定做匀加速直线运动D ．运动过程中，小球的机械能增大2．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动操纵等领域。
如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B 垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I ，C 、D 两侧面会形成电势差UCD ，下列说法中正确的是（ ）A ．电势差UCD 仅与材料有关B ．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD ＜0C ．仅增大磁感应强度时，电势差UCD 变大D ．在测定地球赤道上方的地磁电场强度弱时，元件的工作面应保持水平3．电场强度为E 的匀强电场与磁感应强度为B 的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d ，竖直方向足够长，如图所示。
现有一束带电荷量为＋q 、质量为m 的粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量ΔEk 可能为（ ）A ．dq （E ＋B ） B ．qEd B [来源:Z §xx §k ]C ．qEdD ．04．如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A 点进入那个区域沿直线运动，从C 点离开区域；假如那个区域只有电场，则粒子从B 点离开场区；假如那个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区；设粒子在上述三种情形下，从A到B点、A到C点和A到D点所用的时刻分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有（粒子重力忽略不计）（）A．t1＝t2＝t3 B．t2＜t1＜t3C．t1＝t2＜t3 D．t1＝t3＞t25．（2021·南京模拟）如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U 加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发觉电子流向上极板偏转。
高三物理第一轮复习带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器 知识精讲
高三物理第一轮复习：带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器【本讲主要内容】带电粒子在复合场中的运动、回旋加速器复合场、带电粒子在复合场中的运动规律，应用复合场的几种物理模型【知识掌握】 【知识点精析】1. 复合场：复合场是指电场、磁场和重力场并存，或者其中某两场并存，或分区域存在的某一空间。
粒子经过该空间时可能受到三种场力。
（1）重力：若为基本粒子（如电子、质子、α粒子、离子等）一般不考虑重力；若为带电颗粒（如液滴、油滴、小球、尘埃等）一般需要考虑重力。
（2）电场力：带电粒子（体）在电场中一定受到电场力的作用。
在匀强电场中，电场力为恒力，且电场力做功与路径无关。
这两点与重力很类似，因此电场力是平衡重力的最理想的力。
（3）洛仑兹力：带电粒子（体）在磁场中受到的洛仑兹力与运动的速度（大小、方向）有关，且F v 洛⊥，故洛仑兹力永远不做功，也不会改变粒子的动能。
2. 带电粒子在复合场中的几种典型运动（1）直线运动：自由的带电粒子（无轨道约束）在匀强电场、匀强磁场和重力场中做的直线运动应该是匀速直线运动，除非运动方向沿匀强磁场方向而粒子不受洛仑兹力。
当匀速直线运动时，F 合=0，常作为解题的切入点。
（2）匀速圆周运动：当带电粒子进入匀强电场、匀强磁场和重力场共存的复合场中，电场力和重力相平衡，粒子运动方向与匀强磁场方向相垂直时，带电粒子就在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动。
可等效为仅在洛仑兹力作用下的匀速圆周运动。
此种情况下，要同时应用平衡条件和向心力公式分析。
（3）曲线运动：当带电粒子所受的合外力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹不是圆弧，也不是抛物线。
此种情况往往根据重力、电场力做功情况求粒子动能及速率的改变。
3. 应用复合场的几个模型 （1）速度选择器：①原理：如图所示，由所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的正粒子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场E 和匀强磁场B 所组成的场区中，会受到如图所示的力的作用。