专题3.4 带电粒子在复合场中运动-2022年高考物理冲刺考点逐一排查

2022年高考物理冲刺考点逐一排查 专题三　电场与磁场 第4课时 带电粒子在复合场运动 一、命题规律分析 命题规律 命题角度 带电粒子在组合场中的运动；带电粒子在叠加场中的运动；带电粒子在交变场中的运动 常考题型 选择题、计算题 二、题型分析和规律方法总结 【高考题型分析】 高考题型1　带电粒子在组合场中的运动 1．（2017·全国·高考真题）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为、、。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 带正电的微粒a在纸面内做匀速圆周运动，必有 带正电的微粒b向右做匀速直线运动，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向上，重力竖直向下，平衡条件得 得 带正电的微粒c向左做匀速直线运动，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，平衡条件得 得 则有 故选B。 2．（2015·海南·高考真题）如图所示，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点．在电子经过a点的瞬间．条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（） A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 【答案】A 【解析】 P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点可知条形磁铁的磁场的方向向外，电子向右运动，由左手定则可知，电子受到的条形磁铁对电子的作用力的方向向上． 【点睛】 本题提供的情景看似比较复杂，在去芜存菁后可知，电子受到的洛伦兹力的方向可以由左手定则直接判定．要注意的是：对负电荷而言，四指所指方向为其运动的反方向． 3．（2020·海南·高考真题）如图，虚线MN左侧有一个正三角形ABC，C点在MN上，AB与MN平行，该三角形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场；MN右侧的整个区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电的离子（重力不计）以初速度从AB的中点O沿OC方向射入三角形区域，偏转后从MN上的Р点（图中未画出）进入MN右侧区域，偏转后恰能回到O点。已知离子的质量为m，电荷量为q，正三角形的边长为d： (1)求三角形区域内磁场的磁感应强度； (2)求离子从O点射入到返回O点所需要的时间； (3)若原三角形区域存在的是一磁感应强度大小与原来相等的恒磁场，将MN右侧磁场变为一个与MN相切于P点的圆形匀强磁场让离子从P点射入圆形磁场，速度大小仍为，方向垂直于BC，始终在纸面内运动，到达О点时的速度方向与OC成角，求圆形磁场的磁感应强度。 【答案】(1)；(2)；(3)见解析 【解析】 (1)画出粒子运动轨迹如图 粒子在三角形ABC中运动时，有 又粒子出三角形磁场时偏转，由几何关系可知 联立解得 (2)粒子从D运动到P，由几何关系可知 运动时间 粒子在MN右侧运动的半径为 则有 运动时间 故粒子从O点射入到返回O点所需要的时间 (3)若三角形ABC区域磁场方向向里，则粒子运动轨迹如图中①所示，有 解得 此时根据有 若三角形ABC区域磁场方向向外，则粒子运动轨迹如图中②所示，有 解得 此时根据有 4．（2020·山东·高考真题）某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。M、N为竖直放置的两金属板，两板间电压为U，Q板为记录板，分界面P将N、Q间区域分为宽度均为d的I、Ⅱ两部分，M、N、P、Q所在平面相互平行，a、b为M、N上两正对的小孔。以a、b所在直线为z轴， 向右为正方向，取z轴与Q板的交点O为坐标原点，以平行于Q板水平向里为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立空间直角坐标系Oxyz。区域I、Ⅱ内分别充满沿x轴正方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小、电场强度大小分别为B和E。一质量为m，电荷量为+q的粒子，从a孔飘入电场（初速度视为零），经b孔进入磁场，过P面上的c点（图中未画出）进入电场，最终打到记录板Q上。不计粒子重力。 (1)求粒子在磁场中做圆周运动的半径R以及c点到z轴的距离L； (2)求粒子打到记录板上位置的x坐标； (3)求粒子打到记录板上位置的y坐标（用R、d表示）； (4)如图乙所示，在记录板上得到三个点s1、s2、s3，若这三个点是质子、氚核、氦核的位置，请写出这三个点分别对应哪个粒子（不考虑粒子间的相互作用，不要求写出推导过程）。 【答案】(1)；(2)；(3)；(4)s1、s2、s3分别对应氚核、氦核、质子的位置 【解析】 (1)设粒子经加速电场到b孔的速度大小为v，粒子在区域I中，做匀速圆周运动对应圆心角为α