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1、知识点总结 带电粒子在复合场中的运动是近几年高考重点和热点，准确分析受力和运动情况，并由几何知识画出轨迹是关键。两种基本模型：速度选择器（电磁场正交）和回旋加速器（电磁场相邻）考点1.带电粒子在复合场中的运动 1．带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动，其受力情况和运动图景都比较复杂，但其本质是力学问题，应按力学的基本思路，运用力学的基本规律研究和解决此类问题。2．分析带电粒子在复合场中的受力时，要注意各力的特点。如带电粒子无论运动与否，在重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒力，它们的做功只与始末位置在重力场中的高度差或在电场中的电势差有关，而
2、与运动路径无关。而带电粒子在磁场中只有运动(且速度不与磁场平行)时才会受到洛仑兹力,力的大小随速度大小而变,方向始终与速度垂直,故洛仑兹力对运动电荷不做功.3.带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动（电场、磁场均为匀强场）⑴带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力.⑵带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力，它们的合力也是恒力。当带电微粒的速度平行于磁场时，不受洛伦兹力，因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动；当带电微粒的速度垂直于磁场时，一定做匀速运动。⑶与力学紧密结合的综合题，要认真分析受力情况和运动情
3、况（包括速度和加速度）。必要时加以讨论考点2.带电粒子在复合场中的运动实例运动的带电粒子在磁场中的应用：速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、电磁流量计、霍尔元件等1．速度选择器 两平行金属板（平行金属板足够长）间有电场和磁场，一个带电的粒子（重力忽略不计）垂直于电、磁场的方向射入复合场，具有不同速度的带电粒子受力不同，射入后发生偏转的情况不同。如果能满足所受到的洛仑兹力等于电场力，那这一粒子将沿直线飞出。这种装置能把具有某一定速度（必须满足V=E/B）的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。而且：在装置确定的情况下，速度选择器所选则的粒子，与电性无关，只与带电粒
4、子的速度大小方向有关，是名副其实的速度选择器。2．磁流体发电机磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化成电能，两个平行金属板之间有一个很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的正、负带电粒子）喷入磁场，这些等离子体在洛仑兹力的作用下，回分别打在两个金属板上形成电源的正负极，就可以给外电路供电。若外电路接通，等离子体时刻向两个金属板聚集形成持续电源。3．质谱仪质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，让带电粒子飘进加速电场，后进入偏转磁场最终打在照相底片上，假设粒子质量为m，电量为q，加速电场电压为U，磁感应强度为B，可以得到打在照相底片的位常
5、见考法 带电粒子在复合场中运动的问题,往往综合性较强、物理过程复杂.在分析处理该部分的问题时,要充分挖掘题目的隐含信息,利用题目创设的情景,对粒子做好受力分析、运动过程分析,培养空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力.理论与实践相结合是高考命题的热点.往往与最新科技成果、前沿相联系,有一定的综合性,具有浓厚的时代气息.而与带电粒子在复合场中的运动紧密相连正好符合了这一高考命题特点,成为科技与高考相结合的切入点.解决此类问题的方法往往是抽去科技背景,建立物理模型,由相关规律分析求得.误区提醒 对复合场中粒子重力是否考虑的三种情况：(1)对于
6、微观粒子,如电子、质子、离子等,因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力.(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的,这种情况比较正规,也比较简单.(3)不能直接判断是否要考虑重力的,在进行受力分析与运动分析时,要由分析结果确定是否要考虑重力.例题1.如图所示，在距水平地面一定高度处以初速度v0水平抛出一个质量为m、电荷量为Q的带正电的小球。当小球运动的空间范围内不存在电场和磁场时，小球的落地点与抛出点之间有相应的一段水平距离（即射程），已知重力加速度为g。（1）若在此空间加上一个竖直方向的匀强电
7、场使小球的射程增加为原来的1/2倍，试求此电场的电场强度。（2）若除存在上述电场外，还存在一个与v0方向垂直的水平方向匀强磁场，使小球抛出后恰好能做匀速直线运动。试求此匀强磁场的磁感应强度。（3）若在空间存在上述的电场和磁场，而将带电小球的初速度大小变为2v0（方向不变），试说明小球运动过程中动能最小时的速度方向。⑶将带电小球的初速度大小变为2v0（方向不变），根据洛仑兹力的公式得知洛仑兹力变成原来的2倍，那么洛仑兹力就比向下的重力和电场力的合力大了，带电小球会向上运动，在向上运动的过程中电场力和重力均做负功洛仑兹
