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1、第3讲带电粒子在复合场中的运动考纲考情三年17考 高考指数：★★★★★1.带电粒子在复合场中的运动2.质谱仪和回旋加速器 Ⅰ【知识梳理】知识点1带电粒子在复合场、组合场中的运动1.复合场与组合场：(1)复合场：电场、_____、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。磁场2.带电粒子在复合场中运动情况分类：(1)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_____状态或_____________状态。(2)匀速圆周运动：当带电
2、粒子所受的重力与电场力大小_____,方向_____时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做_________运动。静止匀速直线运动相等相反匀速圆周(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_________上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线。(4)分阶段运动：带电粒子可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。一条直线知识点2带电粒子在复合场中运动的应用实例装置原理图规 律质谱仪粒子由静止
3、被加速电场加速qU=_____,在磁场中做匀速圆周运动qvB=______,则比荷装置原理图规 律回旋加速器交流电的周期和粒子做圆周运动的周期_____,粒子在圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速。由qvB=得Ekm=相等装置原理图规 律速度选择器若qv0B=Eq,即v0=,粒子做_________运动匀速直线【思维诊断】(1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态。( )(2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动。( )(3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动。( )(4)带电粒子在复合场中运动一定要考虑重力。( )(5
4、)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有关。( )提示：(1)×。带电粒子在复合场中如果所受合力为零,可能处于静止状态或匀速直线运动状态。(2)√。带电粒子在复合场中所受重力与电场力等大反向时,粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。(3)×。带电粒子在复合场中受重力、电场力、洛伦兹力时,因为重力和电场力为恒力,而洛伦兹力随速度的增加而增加,故三力的合力一定发生变化。带电粒子不能做匀变速直线运动。(4)×。当带电粒子所受重力远远小于其他力时,可以忽略重力。(5)×。电荷在速度选择器中做匀速直线运动时,必有qE=qvB,即v=,与
5、电荷的正负无关。【小题快练】1.如图所示,在两个水平放置的平行金属板之间,电场和磁场的方向相互垂直。一束带电粒子(不计重力)沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转。则这些粒子一定具有相同的( )A.质量mB.电荷量qC.运动速度vD.比荷【解析】选C。因粒子运动过程中所受电场力与洛伦兹力与速度方向垂直,则粒子能沿直线运动时必是匀速直线运动,电场力与洛伦兹力相平衡,即qE=Bqv,可得v是一定值,则C正确。2.如图所示,一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计),经加速电压U加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子打到P点,O
6、P=x,能正确反映x与U之间关系的是( )A.x与U成正比B.x与U成反比C.x与成正比D.x与成反比【解析】选C。由x=2R=，qU=mv2，可得x与成正比，选项C正确。3.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,a、b分别与高频交流电源两极相连接,下列说法正确的是( )A.带电粒子从磁场中获得能量B.带电粒子的运动周期是变化的C.带电粒子由加速器的中心附近进入加速器D.增大金属盒的半径,粒子射出时的动能不变【解析】选C。粒子在回旋加速器中从电场中获得能量,带电粒子的运动周期是不
7、变化的,选项A、B错误;粒子由加速器的中心附近进入加速器,增大金属盒的半径,粒子射出时的动能增大,选项C正确、D错误。4.地球大气层外部有一层复杂的电离层,既分布有地磁场,也分布有电场。假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图所示的电场和磁场;电场的方向在纸面内斜向左下方,磁场的方向垂直纸面向里。此时一带电宇宙粒子恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域,不计重力作用,则在该区域中,有关该带电粒子的运动情况不可能的是( )A.仍做直线运动B.立即向左下方偏转C.立即向右上方偏转D.可能做匀速圆周运动【解析】选D。比较Eq与Bqv,因二者开始时方
8、向相反,当二者相等时,A正确;当Eq>Bqv时,向电场力方向偏,当Eq
