题型专练三　带电粒子在复合场中的运动—2023年高考物理【热点·重点·难点】专练（全国通用）

题型专练三 带电粒子在复合场中的运动 这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是重力场、电场、磁场等内容结合起来考查，同时结合现代科技中的一些仪器设备进行考查，例如速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等。考查时注重物理思维与物理能力的考核. 例题1. （多选）EH电磁流量计的外形如图1所示，工作原理如图2所示：直径为d的圆柱形管道的上、下方装有励磁线圈，通电后在管内产生竖直方向的匀强磁场；当含有大量离子的液体沿管道以恒定速度通过流量计时，在水平直径两端的a、b电极之间就会产生电势差Uab，下列说法正确的是（　　） A．a、b两电极的电势高低与磁场的方向有关 B．a、b两电极的电势高低与离子的种类有关 C．电势差Uab的大小与液体流速大小有关 D．电势差Uab的大小与液体中离子的浓度有关 例题2. 速度选择器如图（a）所示，载流子为电子的霍尔元件如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，电子以速度大小从Q端射入，可沿直线运动从P点射出 B．图（a）中，电子以速度大小从P端射入，电子向下偏转，轨迹为抛物线 C．图（b）中，仅增大电流I，其他条件不变，将增大 D．图（b）中，稳定时元件左侧的电势高于右侧的电势 带电粒子（体）在复合场中的运动 1．受力分析，关注几场叠加：(1)磁场、重力场并存，受重力和洛伦兹力；(2)电场、磁场并存(不计重力的微观粒子)，受电场力和洛伦兹力；(3)电场、磁场、重力场并存，受电场力、洛伦兹力和重力． 2．运动分析，典型运动模型构建：带电体受力平衡，做匀速直线运动；带电体受力恒定，做匀变速直线运动；带电体受力大小恒定且方向指向圆心，做匀速圆周运动，带电体受力方向变化复杂，做曲线运动等． 3．选用规律，两种观点解题：(1)带电体做匀速直线运动，则用平衡条件求解(即二力或三力平衡)；(2)带电体做匀速圆周运动，应用向心力公式或匀速圆周运动的规律求解；(3)带电体做匀变速直线或曲线运动，应用牛顿运动定律和运动学公式求解；(4)带电体做复杂的曲线运动，应用能量守恒定律或动能定理求解． （建议用时：90分钟） 一、单选题 1．速度选择器装置如图所示，粒子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿做匀速直线运动。所有粒子均不考虑重力的影响，下列说法正确的是（　　） A．粒子（）以速度自点沿中轴线从右边射入也能做匀速直线运动 B．电子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动 C．氘核（）以速度自O点沿中轴线射入，动能将减小 D．氚核（）以速度2自O点沿中轴线射入，动能将增大 2．质谱仪是研究同位素的重要工具，重庆一中学生在学习了质谱仪原理后，运用所学知识设计了一个质谱仪，其构造原理如图所示。粒子源O可产生a、b两种电荷量相同、质量不同的粒子（初速度可视为0），经电场加速后从板AB边缘沿平行于板间方向射入，两平行板AB与CD间存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，板间距为L，板足够长，a、b粒子最终分别打到CD板上的E、F点，E、F到C点的距离分别为L和L，则a、b两粒子的质量之比为（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，距离为d的两平行金属板P、Q放置在左、右两磁极之间，两磁极之间的磁场可看作是匀强磁场，磁感应强度大小为B。一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场且平行于金属板沿图示方向喷入板间，不计等离子体中粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．若左侧磁极为N极，则金属板P带正电荷，金属板P、Q间的电压为 B．若左侧磁极为S极，则金属板Q带正电荷，金属板P、Q间的电压为Bdv C．若其他条件保持不变，仅增加平行金属板的长度，则可以增大金属板P、Q间的电压 D．若其他条件保持不变，仅增加等离子体的喷射速度，则可以增大金属板P、Q间的电压 4．全球新冠肺炎疫情持续至今，医院需要用到血流量计检查患者身体情况。某种电磁血流量计的原理可以简化为如图所示模型。血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出，空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间的电压稳定时测量值为U，流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。下列说法正确的是（　　） A．血液中负离子多时，M点的电势高于N点的电势 B．血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势 C．电压稳定时，正、负离子不再受洛伦兹力 D．血液流量 二、多选题 5．如图甲是霍尔效应的模型图，导体的宽度、长度、厚度分别为、、，磁感应强度为的匀强磁场垂直导体的前后表面向里，与磁场垂直向右的电流是正电荷的运动形成的，已知霍尔电压为，与通过导体的电流成正比，与沿着磁场方向导体的厚度成反比，是常数；如图乙是电磁流量计的模型图，长方形管道的宽度、长度