2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義：9.3　帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、PAGE 6 -3講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)必備知識(shí)一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.復(fù)合場(chǎng)與組合場(chǎng):(1)復(fù)合場(chǎng):電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)在同一區(qū)域共存,或其中兩場(chǎng)在同一區(qū)域共存。(2)組合場(chǎng):電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi),并不重復(fù),或在同一區(qū)域,電場(chǎng)、磁場(chǎng)分時(shí)間段交替出現(xiàn)。2.帶電體在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的幾種情況:運(yùn)動(dòng)形式受力特點(diǎn)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合力為零勻速圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子所受重力與電場(chǎng)力大小相等,方向相反,洛倫茲力提供向心力其他變加速曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子所受合力的大小和方向均變化,且與初速度不在一條直線上如圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里,勻強(qiáng)電場(chǎng)豎直向下。一帶負(fù)電粒子從左邊沿水

2、平方向射入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域。(1)若不計(jì)重力,且qvB=Eq,粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)若考慮重力,且mg=Eq,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(3)若不計(jì)重力,且qvBEq,粒子做變速曲線運(yùn)動(dòng)。二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例裝置原理圖規(guī)律質(zhì)譜儀粒子由靜止被加速電場(chǎng)加速qU=12mv2,在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvB=mv2r,則比荷回旋加速器交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等,粒子在圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每次經(jīng)過(guò)D形盒縫隙都會(huì)被加速。由qvB=mv2r得E速度選擇器若qv0B=Eq,即v0=EB,粒子做勻速直線基礎(chǔ)小題1.判斷下列題目的正誤。(1)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一定要考慮重力。()(2)帶電粒子在

3、復(fù)合場(chǎng)中不可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。()(3)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。()(4)不同比荷的粒子在質(zhì)譜儀磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同。()(5)粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期都隨粒子速度的增大而增大。()(6)在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的粒子的比荷可能不同。()提示:(1)。當(dāng)帶電粒子所受重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他力時(shí),可以忽略重力。(2)。當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合力為零時(shí),可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。(3)。當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力等大反向時(shí),粒子可能在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(4)。由qU=12mv2,qvB=mv2R可得(5)。根據(jù)R=mvqB、T=2mqB,(6)。帶電粒子

4、在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件是v=EB,2.(教材改編題)A、B是兩種同位素的原子核,它們具有相同的電荷量、不同的質(zhì)量。為測(cè)定它們的質(zhì)量比,使它們從質(zhì)譜儀的同一加速電場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速,然后沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng),打到照相底片上。如果從底片上獲知A、B在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的直徑之比是dAdB,則A、B的質(zhì)量之比為()A.dA2dB2C.dB2dA2【解析】選A。由qU=12mv2和r=mvqB得r=2mqUqB,故mAmB=3.圖示區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一帶正電的微粒以水平向右的初速度進(jìn)入該區(qū)域時(shí),恰能沿直線運(yùn)動(dòng)。欲使微粒向下偏轉(zhuǎn),可采用的方法是()A

5、.僅減小入射速度B.僅減小微粒的質(zhì)量C.僅增大微粒的電荷量D.僅增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度【解析】選A。帶正電的微粒受到向下的電場(chǎng)力和重力以及向上的洛倫茲力作用,當(dāng)qvB=mg+qE時(shí),微粒沿直線通過(guò)正交場(chǎng)區(qū);若減小入射速度,則洛倫茲力減小,電場(chǎng)力不變,合力向下,向下偏轉(zhuǎn),故A正確;僅減小微粒的質(zhì)量,則洛倫茲力大于電場(chǎng)力與重力的合力,合力向上,向上偏轉(zhuǎn),故B錯(cuò)誤;增加電荷量,則電場(chǎng)力與洛倫茲力都增加,合力向上,向上偏轉(zhuǎn),故C錯(cuò)誤;增大磁感應(yīng)強(qiáng)度,則向上的洛倫茲力增加,合力向上,向上偏轉(zhuǎn),故D錯(cuò)誤;故選A。4.(多選)為了測(cè)量化工廠的污水排放量,技術(shù)人員在排污管末端安裝了流量計(jì)(流量Q為單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)

6、某截面流體的體積)。如圖所示,長(zhǎng)方體絕緣管道的長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c,左、右兩端開(kāi)口,所在空間有垂直于前后面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在上、下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N,污水充滿管道從左向右勻速流動(dòng),測(cè)得M、N間電壓為U,污水流過(guò)管道時(shí)受到的阻力大小是f=kLv2,k為比例系數(shù),L為污水沿流速方向的長(zhǎng)度,v為污水的流速。則()A.污水的流量Q=abUB.金屬板M的電勢(shì)不一定高于金屬板N的電勢(shì)C.電壓U與污水中離子濃度無(wú)關(guān)D.左、右兩側(cè)管口的壓強(qiáng)差為ka【解析】選C、D。水中離子受力平衡,有qvB=qUc,水的流速:v=UcB,則流量Q=vbc=bUB,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則,知負(fù)離子所受的洛倫茲力方向向下,則向下偏轉(zhuǎn),則N板帶負(fù)電,M板帶正電,則M板的電勢(shì)比N板電勢(shì)高,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;最終離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下平衡,有:qvB=qUc,解得:U=vBc,與離子濃度無(wú)關(guān),選項(xiàng)C正確;污水的流速