高中物理专题六带电粒子在复合场中的运动讲义VIP专享VIP免费

学案11带电粒子在复合场中的运动【考情分析】【考点预测】带电粒子在复合场中的运动是力电综合的重点和高考的热点，常见的考查形式有组合场(电场、磁场、重力场依次出现)、叠加场(空间同一区域同时存在两种以上的场)、周期性变化场等，其物理过程复杂，综合分析能力要求高，预计此类题型在2014年高考中有可能仍以压轴题的形式出现．复习中要注意分析带电粒子的运动情况和受力情况，灵活选用物理规律，总结解题方法，提高综合分析能力．考题1对带电粒子在复合场中平衡问题的考查例1如图1所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板(图中未画出)，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成三束，则下列判断正确的是()图1A．这三束正离子的速度一定不相同B．这三束正离子的比荷一定不相同C．a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向bD．若这三束粒子改为带负电而其他条件不变，仍能从d孔射出答案BCD解析该束正离子在平行板间沿直线运动，即离子所受的电场力和洛伦兹力平衡，则有qUd＝qvB，故三者的速度必定相等，而与离子的比荷、电性均无关，而该离子穿出小孔d后，所受的洛伦兹力提供其做圆周运动的向心力，轨道半径r＝mvqB，v相同，r不相同，故比荷一定不相同，选项A错误，选项B、D正确；由左手定则可得正离子所受的洛伦兹力竖直向上，故其所受的电场力竖直向下，即a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b，选项C正确．点拨提升1．带电粒子在复合场中运动时重力是否考虑的问题：(1)对于微观粒子，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)题目中有明确说明是否要考虑重力的．(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，根据运动状态可分析出是否考虑重力．2．常见的平衡类问题有：(1)速度选择器；(2)磁流体发电机；(3)电磁流量计；(4)霍尔效应．其共同规律：电场力与洛伦兹力平衡，即qUd＝qvB.3．当带电粒子的速度方向与磁场垂直时，粒子在无约束的情况下，如果做直线运动，则一定是匀速直线运动．突破练习1．不计重力的负粒子能够在如图2所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过，设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子电荷量为q，进入速度为v，以下说法正确的是()图2A．若同时增大U和B，其他条件不变，则粒子一定能够沿直线穿过B．若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能沿直线穿过C．若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能一定减小D．若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能可能不变答案BC解析粒子能够沿直线穿过，则有qUd＝qvB，解得v＝UBd.若U、B增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，故选项A错误，B正确；若粒子向下偏，电场力做负功，又W洛＝0，所以ΔEk<0，选项C正确，D错误．2．如图3所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置．待选粒子带正电且电荷量与其表面积成正比．待选粒子从O1点进入小孔时可认为速度为零．加速电场区域Ⅰ的板间电压为U，粒子通过小孔O2射入正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ，其中磁场的磁感应强度大小为B，左、右极板间距d.区域Ⅱ出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上．若半径为r0、质量为m0、电荷量为q0的粒子刚好能沿O1O3直线通过．已知球体积V球＝43πr3，球面积S球＝4πr2，不计纳米粒子的重力，则()图3A．区域Ⅱ的电场强度为E＝B2q0Um0B．左、右极板的电势差为U1＝Bdq0Um0C．若纳米粒子的半径r>r0，则刚进入区域Ⅱ时的粒子将向左偏转D．现改变区域Ⅱ的电场大小，让半径为r的纳米粒子仍沿直线通过，区域Ⅱ的电场与原电场的场强之比为rr0答案AC解析粒子在加速电场中由动能定理得q0U＝12m0v2，在区域Ⅱ中，由平衡条件得q0E＝q0vB，两式联立解得E＝B2q0Um0，选项A正确．左、右极板的电势差为U1＝Ed＝Bd2q0Um0，选项B错误．纳米粒子进入区域Ⅱ...