高考物理二轮复习热点7带电粒子在复合场中的运动学案

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1、热点7带电粒子在复合场中的运动[热点跟踪专练]1．有一个带电荷量为＋q、重力为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是(　　)A．一定做曲线运动B．不可能做曲线运动C．有可能做匀加速直线运动D．有可能做匀速直线运动[解析]　带电小球在没有进入复合场前做自由落体运动，进入磁场后，受竖直向下的重力G＝mg，水平向左的电场力F电场力＝qE与水平向右洛伦兹力F洛＝qBv，重力与电场力大小和方向保持恒定，但因为速度大小会发生变化，所以洛伦兹力大小

2、和方向会发生变化，所以一定会做曲线运动，A正确，B、C、D错．[答案]　A2．(多选)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如右图所示．D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上．位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速．当质子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出．忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是(　　)A．若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大B．若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C．若只将交

3、变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D．质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为∶[解析]　由r＝可知，质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最大半径有关，而与交变电压U无关，故A错误；增大交变电压，质子加速的次数减少，所以质子在回旋加速器中的运行时间变短，B正确；为了使质子能在回旋加速器中加速，质子的运动周期应与交变电压的周期相同，C错误；由nqU＝mv以及rn＝可得质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为∶，D正确．[答案]　BD3.1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后

4、的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是(　　)A．该束带电粒子带负电B．速度选择器的P1极板带负电C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小[解析]　通过粒子在质谱仪中的运动轨迹和左手定则可知该束带电粒子带正电，故选项A错误；带电粒子在速度选择器中匀速运动时受到向上的洛伦兹力和向下的电场力，可知速度选择器的P1极板带正电，故选项B错误；由洛伦兹力充当向心力有：qvB＝m，得粒子在B2磁场中的运动半径r＝，又粒子的运动速度v大小相等，电荷量q未知，故在磁场中运动半径越大的粒子，质量不一定越大，但比荷＝

5、越小，故选项C错误，D正确．[答案]　D4．(多选)霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B＝B0＋kz(B0、k均为常数)．将霍尔元件固定在物体上，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轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同．则(　　)A．磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大B．k越大，传感器灵敏度越高C．若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高D．电流I越大，上、下表面的电势差U越小[解析]　对于霍尔元件有，q＝qvB(d为上、下两板间的距

6、离)，所以U＝dvB，B越大，上、下表面的电势差U越大，选项A正确；k越大，B随z的变化越大，由上面的分析可得U随z的变化也越大，所以传感器灵敏度越高，选项B正确；若图中霍尔元件是电子导电，根据左手定则电子受到的洛伦兹力向下，下板带负电，下板电势低，选项C错误；电流的微观表达式I＝nqSv，电流I越大，电荷定向移动的速度v越大，上、下表面的电势差U越大，选项D错误．[答案]　AB5.在如图所示的坐标系中，0≤x≤d区域内存在正交的电场和磁场，磁场方向垂直纸面向里(磁感应强度B大小未知)、电场的方向竖直向下(场强E2大小未知)；－d≤x<0区域内存

7、在匀强电场(场强E1大小未知)，电场方向与y轴的负方向间的夹角为45°.现从M(－d,0)点由静止释放一带电小球，小球沿x轴运动，通过原点后在y轴右侧的复合场区域做匀速圆周运动，经过一段时间从复合场右边界上的N点离开，且小球离开时的速度与x轴的正方向的夹角为60°，重力加速度用g表示，带电小球的质量为m、电荷量为q.(1)小球带何种电荷？(2)电场强度E1、E2以及磁感应强度B分别为多大？(3)小球从M运动到N所用的总时间为多少？[解析]　(1)由题意可知带电小球沿x轴的正方向运动，则小球受到的合力水平向右，因此小球受到竖直向下的重力、与－d≤x

8、<0区域中电场的电场线方向相反的电场力，故小球带负电．(2)带电小球沿x轴的正方向运动，则在竖直方向上有qE1sin45°＝mg解得E1