带电粒子在复合场

关于带电粒子在复合场第一页，共二十七页，编辑于2023年，星期一专题分析带电粒子在复合场中的运动问题几乎成为历年高考的必考内容，且多以多过程的综合计算题为主，分值较高，能够突出高考的命题要求，即以能力测试为主导，考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析解决问题的能力；该专题涉及的实际应用问题较多，例如磁流体发电机、磁流量计、回旋加速器、质谱仪、汤姆生测电子、霍尔效应等，能充分体现高考试题要重视理论联系实际，关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，重视对学生科学素养考查的要求。第二页，共二十七页，编辑于2023年，星期一热点展示带电粒子在电场（加速、偏转）、磁场中运动的组合及模型的规律、特点；带电粒子在复合场中直线运动特点及应用；带电粒子在复合场中匀速圆周运动的特点及应用；带电粒子在复合场中的曲线运动及处理技巧；带电粒子在复合场中运动的几个典型实例；第三页，共二十七页，编辑于2023年，星期一典型问题点拨（1）一、复合场中带电粒子的直线运动问题方法点拨：（1）牢牢抓住带电粒子作直线运动的条件（2）利用牛顿运动定律和平衡条件建立方程

典型例题：2006年高考理综全国Ⅰ25

2006年高考理综全国Ⅰ172005年高考理综全国Ⅱ242006年重庆卷242005年上海卷23第四页，共二十七页，编辑于2023年，星期一17（2006年高考理综全国Ⅰ）图1所示，为一“滤速器”的示意图，ab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之间，为了选取特定速率的点子，可以在ab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:A.a板电势必b板电势高，磁场方向垂直于纸面向里B.a板电势必b板电势低，磁场方向垂直于纸面向里C.a板电势必b板电势高，磁场方向垂直于纸面向外D.a板电势必b板电势低，磁场方向垂直于纸面向外abOO’第五页，共二十七页，编辑于2023年，星期一24（2005年高考理综全国Ⅱ）在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系oxyz（z轴正方向竖直上），如图2所示，已知电场方向沿z轴正方向，场强大小是E，磁场方向沿y轴正方向，磁感应强度大小是B，重力加速度为g，问：一质量为m、电荷量为q的从原点出发的质点能否在坐标轴x、y、z上以速度v做匀速运动？若能，m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系？若不能，说明理由。Oxzy第六页，共二十七页，编辑于2023年，星期一典型问题点拨（2）二、复合场中带电粒子的匀速圆周运动问题方法点拨：1、受力分析弄清向心力的来源；2、确定圆心画出轨迹确定物理过程；

典型例题：2006年天津高考理综Ⅰ2005年高考理综全国Ⅲ2004年全国高考理综卷四24

第七页，共二十七页，编辑于2023年，星期一例题3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轴方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y轴方向飞出，（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷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°，求磁感应强度B’多大？此次粒子在磁场中运动时间t是多少？yxOBAC第八页，共二十七页，编辑于2023年，星期一AB＋－＋－dε倍（1（2006年全国）如图所示，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d，与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点。已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的α倍。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势至少应大于多少？（2）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。第九页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第十六页，共二十七页，编辑于2023年，星期一典型问题点拨（3）三、复合场中带电粒子的一般曲线运动方法点拨：1、运动的合成和分解的方法分析运动情况2、用能量的观点建立方程求解典型例题：2004年北京高考理综212004年北京高考理综25第十七页，共二十七页，编辑于2023年，星期一典型问题点拨（4）四、有边界复合场中的临界问题和跨区域问题方法点拨：1、分析物理过程是解决问题的前提2、认真处理物理过程间的衔接点3、画出临界轨迹非常必要典型例题：2004年全国高考理综242006年全国高考理综252004年天津卷23典型例题第十八页，共二十七页，编辑于2023年，星期一如图所示，在真空环境下的纸平面内，一带电粒子以某一速度作直线运动，一段时间后进入以垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域（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块平行的金属板间，两金属板带等量异种电荷，粒子在两板间竟偏转后恰能从下极板边缘飞出，已知带电粒子的质量为m，电量为q，其重力不计，粒子进入磁场前的速度大小为v，方向与带电金属板成θ=60°角，匀强磁场的磁感应强度为B，带电金属板板长为l,板间距为d，试解答：（1）上金属板带什么电？（2）两极板间电压U为多少？（3）圆形磁场区域的最小面积多大？vθACDBld第十九页，共二十七页，编辑于2023年，星期一vvOABθ第二十页，共二十七页，编辑于2023年，星期一第二十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期一（2005年全国）如图所示，在x<0与x>0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸而向里，且B1>B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒了经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什么条件?第二十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期一典型问题点拨（5）五、联系实际的技术应用问题方法点拨：1、质谱仪、磁流体发电机、磁流量计、霍尔效应等2、结合具体问题，建立物理模型求解典型例题：2004