2025届高考物理二轮专题复习与测试模块三电场和磁场专题九带电粒子在复合场中的运动课件

专题九带电粒子在复合场中的运动[专题复习定位]1．熟练掌握带电粒子在平面复合场中运动轨迹的画图技巧，综合应用几何知识解决物理问题。2．用运动分解的思想分析带电粒子在空间复合场中运动的问题。高考真题再现PART01第一部分√命题点1复合场中运动的实例分析1．(多选)(2024·湖北卷，T9)磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是(

)A．极板MN是发电机的正极B．仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小C．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大D．仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大√题型一复合场中运动的实例分析2．(2024·江西卷，T7)石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子(电子)浓度。如图(a)所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当I＝1.00×10－3A时，测得U－B关系图线如图(b)所示，元电荷e＝1.60×10－19C，则此样品每平方米载流子数最接近(

)A．1.7×1019

B．1.7×1015C．2.3×1020

D．2.3×1016√√3．(2023·广东卷，T5)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．3.6×106m/s

B．1.2×107m/sC．5.4×107m/s D．2.4×108m/s√√√√√6．(多选)(2022·广东卷，T8)如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。已知M、P在同一等势面上，下列说法正确的有(

)A．电子从N到P，电场力做正功B．N点的电势高于P点的电势C．电子从M到N，洛伦兹力不做功D．电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力√解析：电子从M点由静止释放，从M到N，电场力做正功，M、P在同一等势面上，可知电子从N到P，电场力做负功，A错误；根据沿电场线方向电势降低，可知N点电势高于P点电势，B正确；根据洛伦兹力方向与速度方向垂直，对带电粒子永远不做功，可知电子从M到N，洛伦兹力不做功，C正确；洛伦兹力不做功，且M、P在同一等势面上，可知电子在M点和P点速度都是零，即电子在M点和P点都是只受到电场力作用，所以电子在M点所受的合力等于在P点所受的合力，D错误。(1)判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q；(2)求金属板的板间距离D和带电粒子在t＝t0时刻的速度大小v；(3)求从t＝0时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W。题型分类讲练PART02第二部分考向1质谱仪质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔S1，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过S2沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是(

)A．两种粒子的动能不相同B．a粒子的速度大于b粒子的速度C．a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力D．a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间√题型一复合场中运动的实例分析√√√考向3磁流体发电机我国科研人员采用全新发电方式——“爆炸发电”，以满足高耗能武器的连续发射需求。其原理如图所示，爆炸将惰性气体转化为高速等离子体，射入磁流体动力学发生器，发生器的前后有两强磁极N和S，使得上、下两金属电极之间产生足够高的电压，下列说法正确的是(

)A．上极板电势比下极板电势低B．仅使L增大，两金属电极间的电动势会变大C．仅使d增大，两金属电极间的电动势会变大D．仅使b增大，两金属电极间的电动势会变大√考向4电磁流量计为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为b和c，左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为B的向下的匀强磁场，在空腔前、后两个面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N，M和N与内阻为R的电流表相连。污水从左向右流经该装置时，电流表将显示出污水排放情况。下列说法正确的是(

)A．M板比N板电势高B．污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小C．污水流量大小，对电流表的示数无影响D．若只增大所加磁场的磁感强度，则电流表的示数也增大√考向5霍尔元件

(多选)如图甲所示，平板电脑机身和磁吸保护壳对应部位分别有霍尔元件和磁体。如图乙所示，霍尔元件为一块长、宽、高分别为a、b、c的矩形半导体，元件内的导电粒子为自由电子，通入的电流方向向右。当保护套合上时，霍尔元件处于磁感应强度大小为B、方向垂直于上表面向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压，以此控制屏幕的熄灭。已知电子定向移动速率为v，则(

)A．霍尔元件前表面的电势比后表面的高B．霍尔元件前表面的电势比后表面的低C．霍尔元件前、后表面间的电压U＝BbvD．霍尔元件前、后表面间的电压U＝Bav√如图甲所示，空间存在方向竖直向上周期性变化的匀强电场，场强大小随时间变化如图乙所示，空间还存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化如图丙所示。一个质量为0.1kg、带电量为＋0.2C的带电小球，在空间P点在t＝0时刻在纸面内以水平向右、大小为10m/s的速度抛出。小球在空中运动的时间大于2s，最终落地时速度垂直于地面。重力加速度g取10m/s2，小球可视为质点，求：(1)t＝1s时，小球的速度大小；(2)第2s内小球受到的合力大小；(3)小球第一次速度水平向左时离P点的高度；(4)P点离地面的高度至少为多少。题型三带电粒子在组合场中的运动1．偏转模型(1)电偏转：带电粒子垂直进入匀强电场中。(2)磁偏转：带电粒子垂直进入匀强磁场中。2．思维流程考向1电场与磁场的组合如图所示，在坐标系第一象限内Ⅰ、Ⅱ区域有磁场，磁感应强度大小B＝1.0T，方向垂直于纸面向里，Ⅰ区域有与磁场正交的匀强电场，电场强度大小E＝1.0×103V/m，方向未知。现有一质量m＝1×10－14kg、电荷量q＝1×10－10C的带负电的粒子以某一速度v沿与x轴正方向夹角为53°的方向从O点进入第一象限，在Ⅰ区域内做直线运动，而后进入Ⅱ区域，由右侧射出，一段时间后，粒子经过x轴上的D点(图中未画出)。已知A点坐标为(12cm，0)、C点坐标为(26cm，0)，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计粒子所受重力。求：(1)粒子速度的大小v；[答案]

103m/s

(2)粒子运动轨迹与x轴的交点D的坐标；[答案]

(50cm，0)

(3)由O运动到D点的时间t。[答案]

6.57×10－4s如图所示，在第一象限的0≤x≤L区域内存在沿x轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场，在x≥L的区域内存在沿y轴负方向、电场强度大小未知的匀强电场E′，x轴下方存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小未知的匀强磁场。一质量