带电粒子在组合场中的运动

带电粒子在组合场中的运动u_：I「&u_：I「&4*♦■:应1LR考向一质谱仪⑴构造:如图Z8J所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.图Z8-1।例1如图Z8-2所示为质谱仪的示意图.速度选择器部分的匀强电场的场强为石=1.2x105V/m,匀强磁场的磁感应强度为”=0.6T;偏转分离器的磁场的磁感应强度为纥=0.8T.已知质子质量为1.67x10-27kg,求：⑴能沿直线通过速度选择器的粒子的速度大小.⑵质子和笊核以相同速度进入偏转分离器后打在照相底片上的点之间的距离d.考向二回旋加速器⑴构造:如图Z8-3所示,D「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.C热点二带电粒子在组合场中的运动例3（18分）［2017•天津卷］平面直角坐标系X0V中，第I象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第ni象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图Z8-5所示.一带负电的粒子从电场中的。点以速度°沿％轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到％轴距离的2倍.粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从％轴上的尸点射出磁场/点到y轴距离与Q点到y轴距离相等.不计粒子重力，问：⑴粒子到达O点时速度的大小和方向；⑵电场强度和磁感应强度的大小之比.图Z8-5变式题1侈选）［2017•湖南衡阳一联］如图Z8-7所示，某带电粒子由静止开始经电压为％的电场加速后，射入水平放置、电势差为%的两块平行导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入,穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直、磁感应强度为8的匀强磁场中，设粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离为s（不计重力，不考虑边缘效应）.下列说法正确的是（）图Z8-7A.若仅将水平放置的平行板间距增大，则s减小B.若仅增大磁感应强度8,则s减小

C.若仅增大％则S增大D.若仅增大4，则s增大变式题2[2017•辽宁实验中学月考]如图Z8-8所示，第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为区第二、三、四象限存在方向垂直X0V平面向外的匀强磁场，其中第二象限磁场的磁感应强度大小为8,第三、四象限磁场磁感应强度大小相等.一带正电的粒子从尸（H,0）点沿与％轴正方向成a=60。角的方向平行于平面入射,经第二象限后恰好由y轴上的。点（图中未画出）垂直于y轴进入第一象限,之后经第四、三象限重新回到尸点，回到尸点时速度方向与入射时的方向相同,不计粒子重力，求:⑴粒子从尸点入射时的速度.；⑵第三、四象限磁感应强度的大小8：C热点三带电粒子在交变电、磁场中的运动解决带电粒子在交变电、磁场中的运动问题的基本思路例4如图Z8-9甲所示，在X0V平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场，变化规律分别如图乙、丙所示（规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，沿y轴正方向电场强度为正）.在U0时刻由原点。发射初速度大小为金、方向沿y轴正方向的带负电粒子.已知4、,不练，粒子的比荷为」口,不计粒子的重力.S0f0⑴求t=110时，粒子的位置坐标；⑵若t=510时粒子回到原点，求0〜510时间内粒子距％轴的最大距离.图Z8-9变式题如图Z8J0甲所示,M、N为竖直放置且彼此平行的两块平板，板间距离为d,两板中央各有一个小孔0、O,且两小孔正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场（未画出）,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.有一束正离子在U0时垂直于M板从小孔。射入磁场.已知正离子的质量为孙电荷量为/正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为",不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力.MN⑴求磁感应强度练的大小；⑵要使正离子从。孔垂直于N板射出磁场,求正离子射入磁场时的速度/的可能值.。占"Li甲1.[2017•全国卷・]如图Z8J1所示，空间存在方向垂直于纸面Goy平面）向里的磁场.在后0区域,磁感应强度的大小为综;%<0区域,磁感应强度的大小为80（常数>1）.一质量为加、电荷量为〃^>0）的带电粒子以速度,从坐标原点。沿％轴正向射入磁场,此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿％轴正向时，求（不计重力）：⑴粒子运动的时间；⑵粒子与0点间的距离.模拟精选y[2017•昆明期末]如图Z8J3所示，在％轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为8,方向垂直于纸面向外;在％轴下方存在匀强电场,电场方向与X0V平面平行,且与％轴成45。夹角.一质量为m、电荷量为a00）的粒子以初速度♦从y轴上的尸点沿y轴正方向射出,一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反;又经过一段时间70,磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变不计重力.⑴求粒子从尸点出发至第一次到达％轴时所需时间；⑵若要使粒子能够回到尸点，求电场强度的最大值.图Z8-13[2017•福建宁德一检]在光滑水平面内存在着如图Z8-14所示的电场和磁场淇中第一象限内存在磁感应强度大小8=0.2T、方向垂直纸面向里的匀强磁场,第二、四象限内电场方向与y轴平行且大小相等、方向相反质量机=2xl0』2kg、电荷量^=lxlO』oC的带正电小球（大小及重力忽略不计）从第四象限内的尸（0.3m,-0.1m）点由静止释放，小球垂直y轴进入第二象限，求：⑴电场的电场强度大小E；⑵小球到达％轴负半轴时的位置坐标.

带电粒子在叠加场中的运动通点题型探宛一把除寄考重点突破.C热点一带电粒子在叠加场中运动的科技应用装置速度选择器规律若qv03=Eq,即v0带电粒子在叠加场中的运动通点题型探宛一把除寄考重点突破.C热点一带电粒子在叠加场中运动的科技应用装置速度选择器规律若qv03=Eq,即v0=£,粒子做匀速直线运动磁流体发电机电磁流量计霍尔元件等离子体射入,受洛伦兹力偏转,使两极板带正、负电荷,两极板间电压为U时稳定,吟=qv0B,U=v0Bd^q=qvB，所以V=T-，所以UUDQ=vS=nUU

4D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电势差考向一磁流体发电机例1（多选）［2017•江苏泰州中学期中］图Z9-1为一利用海流发电的原理图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道,在管道的上、下两个内表面装有两块电阻不计的金属板M、N,板长为名宽为4板间的距离为d,将管道沿海流方向固定在海水中，在管道中加一个与前、后表面垂直的匀强磁场,磁感应强度为8,将电阻为R的航标灯与两金属板连接（图中未画出）.海流方向如图所示，海流速率为。，下列说法正确的是（）图Z9-1AM板电势高于N板的电势B.发电机的电动势为BdvC.发电机的电动势为BavD.管道内海水受到的安培力方向向左考向二电磁流量计例2为监测某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图Z9-2所示的流量计.该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为。、b.c,左、右两端开口.在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为8的匀强磁场,在前、后两个内侧面分别固定有金属板作为电极.污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用。表示污水流量（单位时间内排出的污水体积）,下列说法中正确的是（）A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B.若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C.污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D.污水流量。与。成正比，与a、b无关考向三速度选择器।例3[2017•厦门一检]如图Z9-3所示是速度选择器的原理图，已知电场强度为从磁感应强度为8,电场和磁场相互垂直分布，某一带电粒子（重力不计）沿图中虚线水平通过，则该带电粒子（）图Z9-3A_n±nH±h-T-cbIf—I「IIA.7E.市止电iInmmMXXKXKIb.速度大小为£pr.;7;;;;;;pC.可能沿QP方向运动I上基理止或ID.若沿PQ方向运动的速度大于与将一定向下极板偏转B考向四霍尔元件£,4（多选）自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率.自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压.图Z9-4为霍尔元件的工作原理图.当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差.下列说法正确的是（）图Z9-4A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小B.自行车的车速越大，霍尔电势差越高C.图中霍尔元件的电流/是由正电荷定向运动形成的D.如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小C热点二带电粒子在叠加场中的运动例5如图Z9-5所示,位于竖直平面内的坐标系X0V,在其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为8=0.5T,还有沿％轴负方向的匀强电场，场强大小为石=2N/C.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为石的匀强电场，并在y＞贴=0.4m）的区域有磁感应强度大小也为8的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为^的油滴从图中第三象限的尸点得到一初速度，恰好能沿PO做匀速直线运动仍O与％轴负方向的夹角为0=45。）,并从原点O进入第一象限.已知重力加速度g取10m/s2.⑴求油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷；⑵求油滴在尸点得到的初速度大小；叶XJCXMxIK⑶求油滴在第一象限运动的时间.KKKXX,xXXXMX~:・安XOE寓r4*-£变式题如图Z9-6所示，区域I内有与水平方向成45。角的匀强电场，区域宽度为4,区域H内有正交的有界匀强磁场和匀强电场，区域宽度为外,磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下.一质量为m.带电荷量为q的微粒在区域I左边界的尸点由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域n后做匀速圆周运动,从区域n右边界上的。点穿出，其速度方向改变了60。,重力加速度为g,求：⑴区域I和区域n内匀强电场的电场强度々、生的大小；⑵区域II内匀强磁场的磁感应强度B的大小；一⑶微粒从尸运动到。的时间.图Z9-6C热点三有约束环境的叠加场问题带电体在叠加场中受轻杆、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.例6如图Z9-7所示，一个质量加=0.1g、电荷量^=4x10.4C的带正电小环套在很长的绝缘直棒上，可以沿棒上下滑动.将棒置于正交的匀强电场和匀强磁场内，石=10N/C,8=0.5T.小环与棒之间的动摩擦因数=0.2.求小环从静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度（g取度（g取10m/s2,小环电荷量不变）图Z9-7变式题［2017•宁夏银川一中月考］如图Z9-8所示，虚线下方空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度8=1T,竖直面内固定一半径R=1m的绝缘且粗糙的半圆形轨道8C,该轨道的最高点8恰位于虚线MN上，另一端C的切线方向与水平方向夹角为=37。.某一质量M=4kg的带电物块以=lm/s的速度水平向右飞行，在A点突然爆炸，分成质量相等的两块，其中一块以1.2m/s的速度向相反方向飞出,另一块（可视为质点）在空中运动一段时间后,恰好从8点沿切线方向进入半圆形轨道，沿轨道内侧运动至末端。点时速度大小为6m/s,且刚好能沿切线方向做直线运动.已知sin37°=0.6,cos37。=0.8,重力加速度g取10m/sz⑴求物块在8点时的速度大小.⑵沿轨道运动的物块带何种电荷？电荷量是多少？⑶求物块在半圆形轨道中克服摩擦力所做的功.

高考模拟演练一三年我考高考模拟演练一三年我考TW推一高考真题y图Z9-91.［2017•全国卷・］如图Z9-9所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里.三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为此、吗，、叫.已知在该区域内，。在纸面内做匀速圆周运动力在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动.下列选项迪确而是\）图Z9-9A.机〃>mh>mcB.mfo>m。>mcC.m>m。>mhD.机,>mh>ma.［2016•北京卷］如图Z9-10所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度u沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动.不计带电粒子所受重力.⑴求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；⑵为使该粒子做匀速直线运动,还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度石的大小.图Z9-10模拟精选y.（多选）［2017•辽宁实验中学月考］如图Z9J1所示,长均为d的两正对平行金属板MN、尸。水平放置，板间距离为2d,板间有正交的匀强电场和匀强磁场.一带电粒子从M尸的中点。垂直于电场和磁场方向以.射入，恰沿直线从NQ的中点A射出;若撤去电场，则粒子从M点射出（粒子重力不计）.以下说法正确的是图Z9-11A.该粒子带正电B.该粒子带正电、负电均可C.若撤去磁场,则粒子射出时的速度大小为2.D.若撤去磁场，则粒子射出时的速度大小为招,4.［2017・湖北七市联考］在某空间建立如图Z9J2所示直角坐标系，并在该