2024屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試第一部分專題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

專題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基1．各類場(chǎng)的特征．場(chǎng)力的特征做功特點(diǎn)重力場(chǎng)大?。篏＝mg，方向豎直向下做功與路徑無(wú)關(guān)靜電場(chǎng)大?。篎＝Eq，正電荷受到的電場(chǎng)力F與E同向做功與路徑無(wú)關(guān)磁場(chǎng)洛倫茲力F洛＝Bqv，運(yùn)用左手定則判斷力的方向洛倫茲力不做功第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基2.分析方法．第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)命題點(diǎn)一電磁場(chǎng)技術(shù)的應(yīng)用電磁科技儀器原理介紹1．質(zhì)譜儀：研究物質(zhì)同位素的裝置．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2．回旋加速器：電場(chǎng)加速、磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3．疊加場(chǎng)應(yīng)用．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)續(xù)上表磁流體發(fā)電機(jī)等離子體射入磁場(chǎng)，在洛倫茲力作用下分別向上、下極板偏轉(zhuǎn)、積累，兩板間形成一定的電勢(shì)差．當(dāng)qvB＝qE時(shí)電勢(shì)差穩(wěn)定U＝Ed，即U＝Bvd，相當(dāng)于一個(gè)可以對(duì)外供電的電源霍爾元件當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．兩側(cè)面電勢(shì)高低與導(dǎo)電粒子電性有關(guān)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圖甲是離子注入系統(tǒng)，它是一種對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜的方法，可以改變半導(dǎo)體材料的成份和性質(zhì)．圖乙是它的簡(jiǎn)化示意圖，由離子源、加速器、質(zhì)量分析器、磁偏轉(zhuǎn)室和注入靶組成．初速度近似為0的正離子從離子源飄入加速器，加速后成為高能離子，離子沿質(zhì)量分析器的中軸線運(yùn)動(dòng)并從F點(diǎn)射出，然后垂直磁偏轉(zhuǎn)室的邊界從P點(diǎn)進(jìn)入，離子在磁偏轉(zhuǎn)室中速度方向偏轉(zhuǎn)90°后垂直邊界從Q點(diǎn)射出，最后垂直打到注入靶上．已知質(zhì)量分析器的C、D兩極板電勢(shì)差為U，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d；磁偏轉(zhuǎn)室的圓心為O，O與P之間的距離為L(zhǎng)，內(nèi)部勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；正離子的質(zhì)量為m、電荷量為q，不考慮離子的重力及離子間的相互作用．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)求加速器A、B兩極板的電勢(shì)差U1和質(zhì)量分析器內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1；(2)若每秒打到注入靶的離子數(shù)為n，其中90%的離子進(jìn)入注入靶中，10%的離子被反向彈回，彈回的速度大小為原來(lái)的一半，求注入靶受到的作用力大??；(3)假設(shè)質(zhì)量分析器兩極板間電勢(shì)差發(fā)生極小的波動(dòng)，則離子在質(zhì)量分析器中不再沿直線運(yùn)動(dòng)，但可近似看作是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．要使這些離子經(jīng)磁偏轉(zhuǎn)室后仍能全部會(huì)聚到一點(diǎn)，求P點(diǎn)與F點(diǎn)之間的距離．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．如圖所示為質(zhì)譜儀的工作原理圖，在容器A中存在若干種電荷量q相同而質(zhì)量m不同的帶電粒子，它們可從容器A下方經(jīng)過(guò)窄縫S1和S2之間的電場(chǎng)加速后射入速度選擇器，速度選擇器中的電場(chǎng)E和磁場(chǎng)B都垂直于離子速度v，且E也垂直于B.通過(guò)速度選擇器的粒子接著進(jìn)入均勻磁場(chǎng)B0中，沿著半圓周運(yùn)動(dòng)后到達(dá)照相底片上形成譜線．若測(cè)出譜線A到入口S0的距離為x，則下列能正確反映x與m之間函數(shù)關(guān)系的是(

)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2．如圖，距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場(chǎng)噴入板間，相距為L(zhǎng)的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為θ，兩導(dǎo)軌分別與P、Q相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，恰好靜止，重力加速度為g，不計(jì)導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力，下列說(shuō)法正確的是(

)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3．利用霍爾傳感器可測(cè)量自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)速率，如圖所示，一塊磁鐵安裝在前輪上，霍爾傳感器固定在前叉上，離輪軸距離為r，輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就靠近霍爾傳感器一次，傳感器就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓．當(dāng)磁鐵靠霍爾元件最近時(shí)，通過(guò)元件的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢(shì)差U.已知霍爾元件沿磁場(chǎng)方向的厚度為d，載流子的電荷量為－q，電流I向左．下列說(shuō)法正確的是(

)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)命題點(diǎn)二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、電場(chǎng)與磁場(chǎng)的組合組合場(chǎng)中的兩種典型偏轉(zhuǎn)．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)項(xiàng)目垂直電場(chǎng)線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)(不計(jì)重力)垂直磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)(不計(jì)重力)受力情況電場(chǎng)力FE＝qE，其大小、方向不變，與速度v無(wú)關(guān)，F(xiàn)E是恒力洛倫茲力FB＝qvB，其大小不變，方向隨v而改變，F(xiàn)B是變力軌跡拋物線圓或圓的一部分第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)續(xù)上表第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．帶電粒子在包含勻強(qiáng)磁場(chǎng)的疊加場(chǎng)中無(wú)約束情況下運(yùn)動(dòng)的幾種常見(jiàn)形式．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)方法規(guī)律其他場(chǎng)力的合力與洛倫茲力等大反向勻速直線運(yùn)動(dòng)平衡條件除洛倫茲力外，其他力的合力為零勻速圓周運(yùn)動(dòng)牛頓第二定律、圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律除洛倫茲力外，其他力的合力既不為零，也不與洛倫茲力等大反向較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能定理、能量守恒定律第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2.帶電粒子在疊加場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)．帶電粒子在疊加場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道約束的情況下，常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，分析時(shí)應(yīng)注意：(1)分析帶電粒子所受各力，尤其是洛倫茲力的變化情況，分階段明確物體的運(yùn)動(dòng)情況．(2)根據(jù)物體各階段的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇合適的規(guī)律求解．①勻速直線運(yùn)動(dòng)階段：應(yīng)用平衡條件求解．②勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段：應(yīng)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解．③變加速直線運(yùn)動(dòng)階段：應(yīng)用動(dòng)能定理、能量守恒定律求解．3．分析思路，“3步”突破帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題．第1步：分階段(分過(guò)程)按照時(shí)間順序和進(jìn)入不同的區(qū)域分成幾個(gè)不同的階段．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第2步：受力和運(yùn)動(dòng)分析，主要涉及兩種典型運(yùn)動(dòng)．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第3步：用規(guī)律．第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(2023·江蘇卷)霍爾推進(jìn)器某局部區(qū)域可抽象成如圖所示的模型．Oxy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點(diǎn)沿x軸正方向水平入射．入射速度為v0時(shí)，電子沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)；入射速度小于v0時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線所示，且在最高點(diǎn)與在最低點(diǎn)所受的合力大小相等．不計(jì)重力及電子間相互作用．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)解析：由題知，一帶電粒子由O點(diǎn)沿x正向入射到磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)另一側(cè)的S點(diǎn)射出，細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2.工業(yè)上常用磁偏轉(zhuǎn)電子蒸發(fā)源實(shí)現(xiàn)鍍膜工藝，是利用高能電子束轟擊膜材使其熔化蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)蒸鍍，因電子束的運(yùn)行軌跡呈“e”形，又被稱作“e”形槍．其工作原理可簡(jiǎn)化為如圖所示：燈絲在電源加熱后逸出電子(初速度不計(jì))，進(jìn)入高壓加速電場(chǎng)區(qū)域，之后從M點(diǎn)沿水平向右方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)磁場(chǎng)向上偏轉(zhuǎn)后轟擊坩堝(圖中凹形區(qū)域)中的膜材使其熔化蒸發(fā)．已知電子的質(zhì)量為m、電量為－e，圖中AO＝MO＝d，BO＝2d，坩堝深度可忽略不計(jì)．(1)當(dāng)加速電壓為U時(shí)，電子在磁場(chǎng)中恰好偏轉(zhuǎn)270°后垂直擊中坩堝右邊緣A點(diǎn)，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?2)保持(1)問(wèn)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變加速電壓，電子束轟擊坩堝中的B點(diǎn)，求此時(shí)加速電壓U1.細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3.(2023·山東卷)如圖所示，在0≤x≤2d，0≤y≤2d的區(qū)域中，存在沿y軸正方向、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)的周?chē)植贾怪奔埫嫦蛲獾暮愣▌驈?qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子從OP中點(diǎn)A進(jìn)入電場(chǎng)(不計(jì)粒子重力)．(1)若粒子初速度為零，粒子從上邊界垂直QN第二次離開(kāi)電場(chǎng)后，垂直NP再次進(jìn)入電場(chǎng)，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；(2)若改變電場(chǎng)強(qiáng)度大小，粒子以一定的初速度從A點(diǎn)沿y軸正方向第一次進(jìn)入電場(chǎng)、離開(kāi)電場(chǎng)后從P點(diǎn)第二次進(jìn)入電場(chǎng)，