2020高考物理通用版冲刺大二轮课件:专题三 电场与磁场 第7课时 .pdf
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1、第7课时 带电粒子在复合场中的运动 专题三 电场与磁场 栏目 索引 考点1 带电粒子在复合场中运动的应用实例 考点2 带电粒子在叠加场中的运动 考点3 带电粒子在组合场中的运动 1.质谱仪(如图1) 考点1 带电粒子在复合场中运动的应用实例 图图1 2.回旋加速器(如图2) 图图2 交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子经电场加速,经磁场回旋,由 ,得 ,可见同种粒子获得的最大动能由磁感应强度B和_ _决定,与加速电压无关. D形盒 半径r 装置原理图规律 速度选择器 若qv0BEq,即 ,粒子做匀速直 线运动 磁流体发电机 等离子体射入,受洛伦兹力偏转,使两 极板带正、负电,两极板电压
2、为U时稳 定, ,Uv0Bd 3.速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件一般以单个带电粒子为研究 对象,在洛伦兹力和电场力平衡时做匀速直线运动达到稳定状态,从而求出相应 的物理量. 电磁流量计 所以QvS _ 霍尔元件 当磁场方向与电流方向垂直时,导体 在与磁场、电流方向都垂直的方向上 出现电势差 例1 (2019山东济南市上学期期末)质谱仪可利用电场和磁场将比荷不同的离子分 开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用.如图3所示,虚线上方 有两条半径分别为R和r(Rr)的半圆形边界,分别与虚线相交于A、B、C、D点,圆 心均为虚线上的O点,C、D间有一荧光屏.虚线上方区域处
3、在垂直纸面向外的匀强 磁场中,磁感应强度大小为B.虚线下方有一电压可调的加速电场,离子源发出的某 一正离子由静止开始经电场加速后,从AB的中点垂直进入磁场,离子打在边界上 时会被吸收.当加速电压为U时,离子恰能打在荧光屏的中点.不计离子的重力及电、 磁场的边缘效应.求: (1)离子的比荷; 图图3 解析 由题意知,加速电压为U时, (2)离子在磁场中运动的时间; (3)离子能打在荧光屏上的加速电压范围. 变式训练 1.(2019福建三明市期末质量检测)磁流体发电机的原理如图4所示.将一束等离子体连 续以速度v垂直于磁场方向喷入磁感应强度大小为B的匀强磁场中,可在相距为d、 面积为S的两平行金属
4、板间产生电压.现把上、下板和电阻R连接,上、下板等效为直 流电源的两极.等离子体稳定时在两极板间均匀分布,电阻率为.忽略边缘效应及离 子的重力,下列判断正确的是 图图4 解析 根据左手定则可知,等离子体射入两极板之间时,正离子偏向a板,负离子偏 向b板,即上板为正极; a、b两端电压UIR, 2.(多选)(2019浙江宁波市 “十校联考”)霍尔式位移传感器的测量原理如图5所示, 有一个沿z轴方向的磁场,磁感应强度BB0kz(B0、k均为常数).将传感器固定在物 体上,保持通过霍尔元件的电流I不变,方向如图所示,当物体沿z轴方向移动时, 由于位置不同,霍尔元件在y轴方向上、下表面的电势差U也不同
5、.则 图图5 解析 最终自由电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态, B越大,上、下表面的电势差U越大,B错误; 若该霍尔元件中移动的是自由电子,根据左手定则,电子向下表面偏转,所以上表 面电势高,故D错误. 考点2 带电粒子在叠加场中的运动 1.解题规范 (1)分析叠加场的组成特点:重力场、电场、磁场两两叠加,或者三者叠加. (2)受力分析:正确分析带电粒子的受力情况,场力、弹力和摩擦力. (3)运动分析:匀速直线运动、匀速圆周运动、匀变速直线运动、类平抛运动、非 匀变速曲线运动. (4)选规律,列方程:应用运动学公式、牛顿运动定律或功能关系. 2.灵活选择运动规律 (1)若只有两个场且
6、合力为零,则表现为匀速直线运动或_状态.例如电场与磁 场中满足qEqvB;重力场与磁场中满足_;重力场与电场中满足_. (2)三场共存时,若合力为零,则粒子做匀速直线运动;若粒子做匀速圆周运动, 则有mg_,粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,即 . (3)当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时,一般用动能定理或 _定律求解. 静止 mgqvBmgqE qE 能量守恒 例2 (2019安徽蚌埠市三模)如图6所示,MN、PQ是水平放置的一对平行金属板, 两板接在电压为U的电源两极上,上极板MN的中心开有一个小孔,在两板之间加 一个水平方向的有界匀强磁场,边界为半径为R的圆,且与MN极
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