专题9 带电粒子在复合场中的运动-2021年高考物理二轮复习提分技巧

2021年高考物理二轮复习提分技巧 专题9带电粒子在复合场中的运动 (1)方法技巧 ①等效法；②临界问题的处理方法；③多解问题的处理方法． (2)易错归纳 ①注意带电体的重力是否忽略；②注意霍尔效应中导电的是电子还是载流子(空穴)；③注意明确带电粒子通过不同场区的交界处时速度的大小，上一个区域的末速度才是下一个区域的初速度． 考向1　带电粒子在“组合场”中的运动 1．组合场，指电场、磁场、重力场有两种场同时存在，但各位于一定的区域内且并不重叠，且带电粒子在一个场中只受一种场力的作用． 2．解题思路 (1)带电粒子经过电场区域内利用动能定理或类平抛的知识分析； (2)带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理． 带电粒子在组合场中运动的处理方法 不论带电粒子是先后在匀强电场和匀强磁场中运动，还是先后在匀强磁场和匀强电场中运动.解决方法如下 1分别研究带电粒子在不同场中的运动规律，在匀强磁场中做匀速圆周运动，在匀强电场中，若速度方向与电场方向在同一直线上，则做匀变速直线运动，若进入电场时的速度方向与电场方向垂直，则做类平抛运动.根据不同的运动规律分别求解. 2带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理. 3注意分析磁场和电场边界处或交接点位置粒子速度的大小和方向，把粒子在两种不同场中的运动规律有机地联系起来. [例1]（2020·江苏射阳县·高三期中）如图所示为某回旋加速器示意图，利用回旋加速器对 粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法中正确的是（　　） A．粒子从磁场中获得能量 B．保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子 C．只增大加速电压 粒子在回旋加速器中运动的时间变短 D．只增大加速电压 粒子获得的最大动能增大 [例2]（2020·全国高三课时练习）如图所示，M、N是两个平行金属板，右侧有一圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里，圆心为O，A、B、C、D、E、F六个点将圆六等分．有两个质量相同且不计重力的带电粒子a、b，分别由靠近M板的P点由静止释放，穿过N板后，沿AO方向进入磁场，粒子a、b分别从E点和F点离开磁场，下列说法正确的是（　　） A．两带电粒子的带电性质不同 B．M板的电势低于N板的电势 C．两带电粒子在磁场中的运动时间相同 D．两带电粒子a、b的电荷量之比为9∶1 [例3]（2020·全国高三专题练习）如图所示，在xOy直角坐标系中，第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第Ⅱ象限内分布着沿y轴负方向的匀强电场。初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电场加速后，从x轴上的A点垂直x轴进入磁场区域，重力不计，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直于y轴进入电场区域，在电场中偏转并击中x轴上的C点。已知OA＝OC＝d。则磁感应强度B和电场强度E可表示为（　　） A． ， B． ， C． ， D． ， [例4]（2020·山西高三期中）一带负电粒子的质量为m、电荷量为q，空间中一平行板电容器两极板S1、S2间的电压为U。将此粒子在靠近极板S1的A处无初速度释放，经电场加速后，经O点进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场（右边界平行S2），图中虚线Ox垂直极板S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角 =60°，如图所示，整个装置处于真空中，不计粒子所受重力作用，则（　　） A．极板S1带正电 B．粒子到达O点的速度大小为 C．此粒子在磁场中运动的时间 D．若改变右侧磁场（左边界位置不变）宽度，使粒子经过O点后恰好不能从右侧离开该有界磁场，则该有界磁场区域的宽度 [例5]（2020·全国高三专题练习）如图所示，在xOy坐标系中，以（r，0）为圆心、r为半径的圆形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。在 的足够大的区域内，存在沿y轴负方向的匀强电场。在xOy平面内，从O点以相同速率、沿不同方向向第一象限发射质子，且质子在磁场中运动的半径也为r。不计质子所受重力及质子间的相互作用力。则质子（　　） A．在电场中运动的路程均相等 B．最终离开磁场时的速度方向均沿x轴正方向 C．在磁场中运动的总时间均相等 D．从进入磁场到最后离开磁场过程的总路程均相等 [例6]（2020·全国高三专题练习）如图所示，在y轴的右方有一方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的下方有一方向平行x轴向左的匀强电场。现有一个氕核和一个氘核分别以相同的动量从y轴上的P点垂直y轴进入第一象限，经x轴后分别到达y轴上的某一点（图中未画出）。不考虑粒子受到的重力。则（　　） A．两粒子在第一象限中运动的半径之比为1:1 B．两粒子在第一