2025屆高考物理二輪專題復習與測試模塊三電場和磁場專題九帶電粒子在復合場中的運動課件

專題九帶電粒子在復合場中的運動[專題復習定位]1．熟練掌握帶電粒子在平面復合場中運動軌跡的畫圖技巧，綜合應用幾何知識解決物理問題。2．用運動分解的思想分析帶電粒子在空間復合場中運動的問題。高考真題再現(xiàn)PART01第一部分√命題點1復合場中運動的實例分析1．(多選)(2024·湖北卷，T9)磁流體發(fā)電機的原理如圖所示，MN和PQ是兩平行金屬極板，勻強磁場垂直于紙面向里。等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子)從左側(cè)以某一速度平行于極板噴入磁場，極板間便產(chǎn)生電壓。下列說法正確的是(

)A．極板MN是發(fā)電機的正極B．僅增大兩極板間的距離，極板間的電壓減小C．僅增大等離子體的噴入速率，極板間的電壓增大D．僅增大噴入等離子體的正、負帶電粒子數(shù)密度，極板間的電壓增大√題型一復合場中運動的實例分析2．(2024·江西卷，T7)石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新材料，具有豐富的電學性能。現(xiàn)設計一電路測量某二維石墨烯樣品的載流子(電子)濃度。如圖(a)所示，在長為a，寬為b的石墨烯表面加一垂直向里的勻強磁場，磁感應強度為B，電極1、3間通以恒定電流I，電極2、4間將產(chǎn)生電壓U。當I＝1.00×10－3A時，測得U－B關(guān)系圖線如圖(b)所示，元電荷e＝1.60×10－19C，則此樣品每平方米載流子數(shù)最接近(

)A．1.7×1019

B．1.7×1015C．2.3×1020

D．2.3×1016√√3．(2023·廣東卷，T5)某小型醫(yī)用回旋加速器最大回旋半徑為0.5m，磁感應強度大小為1.12T，質(zhì)子加速后獲得的最大動能為1.5×107eV。根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，可計算質(zhì)子經(jīng)該回旋加速器加速后的最大速率約為(忽略相對論效應，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．(多選)(2022·廣東卷，T8)如圖所示，磁控管內(nèi)局部區(qū)域分布有水平向右的勻強電場和垂直于紙面向里的勻強磁場。電子從M點由靜止釋放，沿圖中所示軌跡依次經(jīng)過N、P兩點。已知M、P在同一等勢面上，下列說法正確的有(

)A．電子從N到P，電場力做正功B．N點的電勢高于P點的電勢C．電子從M到N，洛倫茲力不做功D．電子在M點所受的合力大于在P點所受的合力√解析：電子從M點由靜止釋放，從M到N，電場力做正功，M、P在同一等勢面上，可知電子從N到P，電場力做負功，A錯誤；根據(jù)沿電場線方向電勢降低，可知N點電勢高于P點電勢，B正確；根據(jù)洛倫茲力方向與速度方向垂直，對帶電粒子永遠不做功，可知電子從M到N，洛倫茲力不做功，C正確；洛倫茲力不做功，且M、P在同一等勢面上，可知電子在M點和P點速度都是零，即電子在M點和P點都是只受到電場力作用，所以電子在M點所受的合力等于在P點所受的合力，D錯誤。(1)判斷帶電粒子的電性并求其所帶的電荷量q；(2)求金屬板的板間距離D和帶電粒子在t＝t0時刻的速度大小v；(3)求從t＝0時刻開始到帶電粒子最終碰到上金屬板的過程中，電場力對粒子做的功W。題型分類講練PART02第二部分考向1質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具，其原理如圖所示。氖元素的兩種同位素粒子a、b質(zhì)量不同、電荷量相同。a、b兩種粒子從容器A下方的小孔S1，飄入電勢差為U的加速電場，其初速度可視為0，然后經(jīng)過S2沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場。a、b兩種粒子分別打到照相底片D上的M和N處，關(guān)于a、b兩種粒子在磁場中的運動，下列說法正確的是(

)A．兩種粒子的動能不相同B．a(chǎn)粒子的速度大于b粒子的速度C．a(chǎn)粒子受到的洛倫茲力大于b粒子受到的洛倫茲力D．a(chǎn)粒子的運動時間大于b粒子的運動時間√題型一復合場中運動的實例分析√√√考向3磁流體發(fā)電機我國科研人員采用全新發(fā)電方式——“爆炸發(fā)電”，以滿足高耗能武器的連續(xù)發(fā)射需求。其原理如圖所示，爆炸將惰性氣體轉(zhuǎn)化為高速等離子體，射入磁流體動力學發(fā)生器，發(fā)生器的前后有兩強磁極N和S，使得上、下兩金屬電極之間產(chǎn)生足夠高的電壓，下列說法正確的是(

)A．上極板電勢比下極板電勢低B．僅使L增大，兩金屬電極間的電動勢會變大C．僅使d增大，兩金屬電極間的電動勢會變大D．僅使b增大，兩金屬電極間的電動勢會變大√考向4電磁流量計為監(jiān)測某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測裝置，該裝置的核心部分是一個用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為b和c，左、右兩端開口與排污管相連，如圖所示。在垂直于上、下底面加磁感應強度為B的向下的勻強磁場，在空腔前、后兩個面上各有長為a的相互平行且正對的電極M和N，M和N與內(nèi)阻為R的電流表相連。污水從左向右流經(jīng)該裝置時，電流表將顯示出污水排放情況。下列說法正確的是(

)A．M板比N板電勢高B．污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小C．污水流量大小，對電流表的示數(shù)無影響D．若只增大所加磁場的磁感強度，則電流表的示數(shù)也增大√考向5霍爾元件

(多選)如圖甲所示，平板電腦機身和磁吸保護殼對應部位分別有霍爾元件和磁體。如圖乙所示，霍爾元件為一塊長、寬、高分別為a、b、c的矩形半導體，元件內(nèi)的導電粒子為自由電子，通入的電流方向向右。當保護套合上時，霍爾元件處于磁感應強度大小為B、方向垂直于上表面向下的勻強磁場中，于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓，以此控制屏幕的熄滅。已知電子定向移動速率為v，則(

)A．霍爾元件前表面的電勢比后表面的高B．霍爾元件前表面的電勢比后表面的低C．霍爾元件前、后表面間的電壓U＝BbvD．霍爾元件前、后表面間的電壓U＝Bav√如圖甲所示，空間存在方向豎直向上周期性變化的勻強電場，場強大小隨時間變化如圖乙所示，空間還存在方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小隨時間變化如圖丙所示。一個質(zhì)量為0.1kg、帶電量為＋0.2C的帶電小球，在空間P點在t＝0時刻在紙面內(nèi)以水平向右、大小為10m/s的速度拋出。小球在空中運動的時間大于2s，最終落地時速度垂直于地面。重力加速度g取10m/s2，小球可視為質(zhì)點，求：(1)t＝1s時，小球的速度大??；(2)第2s內(nèi)小球受到的合力大??；(3)小球第一次速度水平向左時離P點的高度；(4)P點離地面的高度至少為多少。題型三帶電粒子在組合場中的運動1．偏轉(zhuǎn)模型(1)電偏轉(zhuǎn)：帶電粒子垂直進入勻強電場中。(2)磁偏轉(zhuǎn)：帶電粒子垂直進入勻強磁場中。2．思維流程考向1電場與磁場的組合如圖所示，在坐標系第一象限內(nèi)Ⅰ、Ⅱ區(qū)域有磁場，磁感應強度大小B＝1.0T，方向垂直于紙面向里，Ⅰ區(qū)域有與磁場正交的勻強電場，電場強度大小E＝1.0×103V/m，方向未知?，F(xiàn)有一質(zhì)量m＝1×10－14kg、電荷量q＝1×10－10C的帶負電的粒子以某一速度v沿與x軸正方向夾角為53°的方向從O點進入第一象限，在Ⅰ區(qū)域內(nèi)做直線運動，而后進入Ⅱ區(qū)域，由右側(cè)射出，一段時間后，粒子經(jīng)過x軸上的D點(圖中未畫出)。已知A點坐標為(12cm，0)、C點坐標為(26cm，0)，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不計粒子所受重力。求：(1)粒子速度的大小v；[答案]

103m/s

(2)粒子運動軌跡與x軸的交點D的坐標；[答案]

(50cm，0)

(3)由O運動到D點的時間t。[答案]

6.57×10－4s如圖所示，在第一象限的0≤x≤L區(qū)域內(nèi)存在沿x軸正方向、電場強度大小為E的勻強電場，在x≥L的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負方向、電場強度大小未知的勻強電場E′，x軸下方存在垂直于紙面向外、磁感應強度大小未知的勻強磁場。一質(zhì)量