2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第11章 專題強化16 帶電粒子在疊加場中的運動

第十一章磁場專題強化十六帶電粒子在疊加場中的運動核心考點·重點突破提能訓(xùn)練練案[57]核心考點·重點突破1疊加場應(yīng)用實例(基礎(chǔ)考點·自主探究)1．速度選擇器(1)裝置(3)速度選擇器的特點①只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量。②具有單一方向性：粒子只能從一側(cè)射入才可能做勻速直線運動，從另一側(cè)射入則不能。2．磁流體發(fā)電機(1)裝置和原理等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負電。3．電磁流量計(1)原理4．霍爾元件(1)霍爾元件當磁場方向與電流方向垂直時，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差。(2)分析霍爾元件的兩個關(guān)鍵①電勢高低的判斷：如圖所示，導(dǎo)體中的電流I向右時，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢高，若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢低?！靖櫽?xùn)練】(速度選擇器)在如圖所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應(yīng)強度B相互垂直。一帶電粒子(重力不計)從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動，則該粒子(

)B(磁流體發(fā)電機)(2021·河北卷)如圖，距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B1，一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場噴入板間，相距為L的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為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，不計導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力，下列說法正確的是(

)B(電磁流量計)醫(yī)院經(jīng)常需要用到血流量計檢查患者身體情況。某種電磁血流量計的原理可以簡化為如圖所示模型。血液內(nèi)含有少量正、負離子，從直徑為d的血管右側(cè)流入，左側(cè)流出，空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，M、N兩點之間的電壓穩(wěn)定時測量值為U，流量Q等于單位時間通過橫截面的液體的體積。下列說法正確的是(

)C(霍爾元件)某種微小位移傳感器的工作原理如圖1所示，將霍爾元件置于兩塊磁性強弱相同、同極相對放置的磁體縫隙中，通過電壓與磁場的關(guān)系可以測出微小的位移?；魻栐拈L寬高分別為a、b、c，其單位體積內(nèi)自由電荷的數(shù)目為n，自由電荷的電荷量為q，霍爾元件中通有沿圖2方向、大小為I的恒定電流。當霍爾元件初始位置位于兩磁鐵正中間x＝0處時，與霍爾元件所連接的電壓表的示數(shù)為零。已知兩磁鐵間沿x軸方向的磁感應(yīng)強度如圖3所示，圖中B0、x0為已知量，則當電壓表的示數(shù)為U0(U0>0)時，霍爾元件位移的大小為(

)B2帶電粒子(體)在疊加場中的運動(能力考點·深度研析)1．疊加場電場、磁場、重力場共存，或其中某兩場共存。2．帶電粒子在無約束疊加場中的運動(1)洛倫茲力、重力并存①若重力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運動。②若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，故機械能守恒，由此可求解問題。(2)靜電力、洛倫茲力并存(不計重力的微觀粒子)①若靜電力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運動。②若靜電力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，可用動能定理求解問題。(3)靜電力、洛倫茲力、重力并存①若三力平衡，一定做勻速直線運動。②若重力與靜電力平衡，一定做勻速圓周運動。③若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒定律或動能定理求解問題。?考向1電場與磁場疊加(2023·江蘇卷)霍爾推進器某局部區(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電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點沿x軸正方向水平入射。入射速度為v0時，電子沿x軸做直線運動；入射速度小于v0時，電子的運動軌跡如圖中的虛線所示，且在最高點與在最低點所受的合力大小相等。不計重力及電子間相互作用。[解析]

(1)由題知，入射速度為v0時，電子沿x軸做直線運動則有Ee＝ev0B解得E＝v0B。?考向2電場、磁場、重力場三場疊加[解析]

(1)對油滴受力分析及作出油滴的運動軌跡如圖所示。根據(jù)油滴受力平衡可知油滴帶負電荷，設(shè)油滴質(zhì)量為m，由平衡條件得，“三步”解決疊加場問題【跟蹤訓(xùn)練】C(電場、磁場、重力場三場疊加)(多選)如圖所示，直角坐標系xOy在水平面內(nèi)，z軸豎直向上。坐標原點O處固定一帶正電的點電荷，空間中存在豎直向下的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為B。質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球A，繞z軸做勻速圓周運動，小球A的速度大小為v0，小球與坐標原點的距離為r，O點和小球A的連線與z軸的夾角θ＝37°。重力加速度為g，m、q、r已知(cos37°＝0.8，sin37°＝0.6)。則下列說法正確的是()ABD3帶電粒子在有約束疊加場中的運動(能力考點·深度研析)帶電體在疊加場中有約束情況下的運動帶電體在疊加場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運動形式有直線運動和圓周運動，此時解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力不做功的特點，運用動能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運動定律求出結(jié)果。(1)判斷小球帶何種電荷；(2)求小球沿斜面下滑的最大速度大?。?3)求小球速度達到最大時，在左側(cè)磁場中下滑的距離L。[解析]

(1)根據(jù)題意可知，小球下滑過程中受到的洛倫茲力方向垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知小球帶正電荷。(2)當小球剛下滑至分界線時，對斜面的壓力恰好為零，然后小球繼續(xù)向下運動，在左側(cè)區(qū)域當壓力再次為零時，速度達到最大值，則有(3)當小球剛下滑至分界線時，對斜面的壓力恰好為零，設(shè)此時速度為v，則有qvB＝mgcos