2019年高考物理大一轮复习江苏专版文档：第八章+磁场+第3讲+含答案

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1、第3讲带电粒子在复合场中运动的实例分析过好双基关回扣磊砒知识UII练昌础题目一、带电粒子在复合场中的运动1.叠加场与组合场(1)叠加场：电场、墮场、重力场共存，或其中某两场共存.(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现.2.带电粒子在复合场屮的运动分类⑴静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动.(2)匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小起笺、方向相反时,带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的

2、平面内做匀速圆周运动.(3)较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线.(4)分阶段运动带电粒子对能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成.二、电场与磁场的组合应用实例装置原理图规律质谱仪丄卩乡7674737270U:S,帀电粒子rfl静止被加速电场加速qU_2niv2,在磁场中做匀速圆周运动qvB=v2x卄q2U吓则比磴一而1L」/丁一1瓦—…厂

3、•7—旳B•••••三、电场与磁场的叠加应用实例装置原理图规律速度选择器?+XXXX2BXXXX1■丨i-F若q°oB_Eq,即％—呂，帀电粒子做匀速运动电磁流量计xgXXxbxxDq-qvB^所以o_db，所以。一於一而农尸一佔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研透命题点细硏考纲和真題分析癸破命題点命题点一质谱仪工作原理与应用.能力考点师生共研1.作用测量带电粒子质量和分离同位素的仪器.2.原理（如图1所示）图1⑴加速电场：qU=^mv2；2(2)偏转磁场：qv

4、B=^~,/=2r；联立可得r=j【例1】(2017-江苏单科订5改编)一台质谱仪的工作原理如图2所示.大量的带电荷量为+g、质量为2加的离子飘入电压为S的加速电场，其初速度几乎为0,经加速后，通过宽为厶的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上.已知甲、乙两种离子的电荷量均为+g,质量分别为2加和〃2,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N时离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.••”、r••//■■Uz/\•/••••冷•、•::\9f11•m]•w••••;•二b丄L

5、底片::加速电埸::9•••+:图2(1)求离子打在底片上的位置到N点的最小距离曲(2)在图中用斜线标出磁场中离子经过的区域，并求该区域最窄处的宽度d.答案(1知矜⑵见解析图1膺一谭丐解析(1)设离子在磁场中的运动半径为门，在电场中加速时，有qUQ=^X2mv2芮又qvB=2ni~解得八=訂呼根据几何关系x=2r—L,解得尸訂字一乙(2)如图，最窄处位于过两虚线交点的垂线上【变式1】（2017-如皋市第二次质检）现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图3所示，其中磁感应强度恒定.质子在入口处从静止

6、开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场.若某种2价正离子在入口处从静止开始被加速电场加速，为使它经同一匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将加速电压减小到原来的吉倍.此离子和质子的质量比约为（）图3A.6B.12C.24D.144答案C解析根据动能定理得，qU=^i）w2得离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有qvB=^-得R①②两式联立得:二价正离子与质子从同一出口离开磁场则R相同，所以m气离子质量是质子质量的24倍,C正确，A、B、D错误.命题点二回旋加速器工作原理

7、与应用能力考点师生共研1.构造：如图4所示，»02是半圆形金属盒，D形盒处于匀强磁场中，D形盒的缝隙处接交流电源.接交流电源图42.原理：交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D形盒缝隙，粒子被加速一次.3.粒子获得的最大动能：由*』=专、Ekm=^mvJ得為】=瓷匚粒子获得的最大动能由磁感应强度B和盒半径/?决定，与加速电压无关.4.粒子在磁场中运动的总时间：粒子在磁场屮运动一个周期，被电场加速两次，每次增加动能心加速次数心老，粒子在磁场中运动的总吋间沟=號辔=警・【例2】（2018-仪征中学模

8、拟）图5甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒,D形盒与高频电源相连，且置于垂直于盒面的匀强磁场中，带电粒子在电场中的动能5随时/的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是A.B.C.若粒了加速次数越多，则射出加速器的粒了动能就越大D.若加速电压越大，则射11!加速器的粒子动能就越大在Ek—t图中有山一（3勺3—/2勺2—"在E