2025年高考物理一轮总复习课件 第11章 专题强化16 带电粒子在叠加场中的运动

第十一章磁场专题强化十六带电粒子在叠加场中的运动核心考点·重点突破提能训练练案[57]核心考点·重点突破1叠加场应用实例(基础考点·自主探究)1．速度选择器(1)装置(3)速度选择器的特点①只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量。②具有单一方向性：粒子只能从一侧射入才可能做匀速直线运动，从另一侧射入则不能。2．磁流体发电机(1)装置和原理等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板带正、负电。3．电磁流量计(1)原理4．霍尔元件(1)霍尔元件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。(2)分析霍尔元件的两个关键①电势高低的判断：如图所示，导体中的电流I向右时，根据左手定则可得，若自由电荷是电子，则下表面A′的电势高，若自由电荷是正电荷，则下表面A′的电势低。【跟踪训练】(速度选择器)在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子(

)B(磁流体发电机)(2021·河北卷)如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间，相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，导轨平面与水平面夹角为θ，两导轨分别与P、Q相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止，重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，下列说法正确的是(

)B(电磁流量计)医院经常需要用到血流量计检查患者身体情况。某种电磁血流量计的原理可以简化为如图所示模型。血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出，空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间的电压稳定时测量值为U，流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。下列说法正确的是(

)C(霍尔元件)某种微小位移传感器的工作原理如图1所示，将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，通过电压与磁场的关系可以测出微小的位移。霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，其单位体积内自由电荷的数目为n，自由电荷的电荷量为q，霍尔元件中通有沿图2方向、大小为I的恒定电流。当霍尔元件初始位置位于两磁铁正中间x＝0处时，与霍尔元件所连接的电压表的示数为零。已知两磁铁间沿x轴方向的磁感应强度如图3所示，图中B0、x0为已知量，则当电压表的示数为U0(U0>0)时，霍尔元件位移的大小为(

)B2带电粒子(体)在叠加场中的运动(能力考点·深度研析)1．叠加场电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存。2．带电粒子在无约束叠加场中的运动(1)洛伦兹力、重力并存①若重力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动。②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子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)静电力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)①若静电力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动。②若静电力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子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)静电力、洛伦兹力、重力并存①若三力平衡，一定做匀速直线运动。②若重力与静电力平衡，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，可用能量守恒定律或动能定理求解问题。►考向1电场与磁场叠加(2023·江苏卷)霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。[解析]

(1)由题知，入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动则有Ee＝ev0B解得E＝v0B。►考向2电场、磁场、重力场三场叠加[解析]

(1)对油滴受力分析及作出油滴的运动轨迹如图所示。根据油滴受力平衡可知油滴带负电荷，设油滴质量为m，由平衡条件得，“三步”解决叠加场问题【跟踪训练】C(电场、磁场、重力场三场叠加)(多选)如图所示，直角坐标系xOy在水平面内，z轴竖直向上。坐标原点O处固定一带正电的点电荷，空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。质量为m，带电荷量为q的小球A，绕z轴做匀速圆周运动，小球A的速度大小为v0，小球与坐标原点的距离为r，O点和小球A的连线与z轴的夹角θ＝37°。重力加速度为g，m、q、r已知(cos37°＝0.8，sin37°＝0.6)。则下列说法正确的是()ABD3带电粒子在有约束叠加场中的运动(能力考点·深度研析)带电体在叠加场中有约束情况下的运动带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，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。(1)判断小球带何种电荷；(2)求小球沿斜面下滑的最大速度大小；(3)求小球速度达到最大时，在左侧磁场中下滑的距离L。[解析]

(1)根据题意可知，小球下滑过程中受到的洛伦兹力方向垂直斜面向上，根据左手定则可知小球带正电荷。(2)当小球刚下滑至分界线时，对斜面的压力恰好为零，然后小球继续向下运动，在左侧区域当压力再次为零时，速度达到最大值，则有(3)当小球刚下滑至分界线时，对斜面的压力恰好为零，设此时速度为v，则有qvB＝mgcos