内容正文:
第2讲 带电粒子在电场、磁场中的运动
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1. (多选)(2022·辽宁卷)粒子物理研究中使用的
一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。
内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场,外圆是
探测器。两个粒子先后从P点沿径向射入磁场,
粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M
点。粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点。装置内部为真空状
态,忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是( )
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A.粒子1可能为中子
B.粒子2可能为电子
C.若增大磁感应强度,粒子1可能打在探测器上的Q点
D.若增大粒子入射速度,粒子2可能打在探测器上的Q点
答案:AD
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2.(多选)(2021·全国乙卷)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行。不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是( )
AD
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3.(多选)(2022·广东卷)如图所示,磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放,沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。已知M、P在同一等势面上,下列说法正确的有( )
A.电子从N到P,电场力做正功
B.N点的电势高于P点的电势
C.电子从M到N,洛伦兹力不做功
D.电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力
BC
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解析:电子在电场中受力方向与电场方向相反,即电子所受电场力水平向左,则电子从N到P,电场力做负功,A错误;根据沿电场线方向电势降低可知,N点电势高于P点电势,B正确;根据洛伦兹力方向与速度方向垂直可知,电子从M到N,洛伦兹力不做功,C正确;洛伦兹力不做功,且M、P在同一等势面上,可知电子在M点和P点速度都是零,即电子在M点和P点都是只受到电场力的作用,所以电子在M点所受的合力等于在P点所受的合力,D错误。
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C
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5.(2022·广东卷)如图所示,一个立方体空间被
对角平面MNPQ划分成两个区域,两区域分布有
磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的
匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直
yOz平面进入磁场,并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中,可能正确的是( )
A
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解析:根据题述情境,质子垂直yOz平面进入磁场,由左手定则可知,质子先向y轴正方向偏转,y轴坐标增大,穿过MNPQ平面后,洛伦兹力反向,质子在y轴方向做减速运动,y轴坐标仍增大,所以A可能正确,B错误;该轨迹在xOz平面上的投影为一条平行于x轴的直线,C、D错误。
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真题定位
1.命题规律:带电粒子在电场中的运动、带电粒子在有界匀强磁场中的运动及以质谱仪和回旋加速器等现代科技仪器为情境载体的题目,以选择题单独命题形式较多,而带电粒子在组合场、复合场中的运动经常是高考压轴题,难度较大,需要考生综合运用力学、电学、能量等知识。
2.常用思想方法:运动合成与分解的方法、极值法、临界思想、数形结合思想、守恒思想等。
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考点1 带电粒子在电场中的运动
1.带电粒子在电场中的运动
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2.带电粒子在电场中的运动问题的解题思路
(1)求解带电粒子在匀强电场中的运动时,运动和力、功能关系两个途径都适用,选择依据是题给条件,当不涉及时间时选择功能关系,否则必须选择运动和力。
(2)带电粒子在非匀强电场中运动时,加速度不断变化,只能选择功能关系求解。
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