49 第10章 素养提升课(11) 带电粒子在叠加场、交变场中的运动（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

素养提升课（十一） 带电粒子在叠加场、 交变场中的运动 第十章　磁场 提升点一　带电粒子在叠加场中的运动 提升点二　带电粒子在交变场中的运动 提升点三　带电粒子在叠加场中运动的实例分析 课时精练(四十九)　带电粒子在叠加场、交变场中的运动 内容索引 01 提升点一　带电粒子在叠加场中的运动 (重难共研类) 【重难诠释】 1．叠加场的概念 在同一区域里电场、磁场、重力场中的任意两场共存或三场共存。 2．带电粒子在叠加场中的几种常见运动 3．“三步分析”解决叠加场问题 (1)求直流电源的电动势E0； (2)求两极板间磁场的磁感应强度B； (3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值E′。 【审题指导】　小球在平行板电容器两极板间做匀速圆周运动： (1)电场力与重力平衡。 (2)洛伦兹力提供向心力。 【针对训练】 1．【电场、磁场的叠加】 (2022·全国甲卷)空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面(xOy平面)向里，电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是 √ B　[在xOy平面内电场的方向沿y轴正方向，故在坐标原点O静止的带正电粒子在电场力作用下会向y轴正方向运动。磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定则，可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负方向的洛伦兹力，故带电粒子向x轴负方向偏转，故AC错误；运动的过程中电场力对带电粒子做功，粒子速度大小发生变化，粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，由于匀强电场方向是沿y轴正方向，故x轴为匀强电场的等势面，从开始到带电粒子偏转再次运动到x轴时，电场力做功为0，洛伦兹力不做功，故带电粒子再次回到x轴时的速度为0，随后受电场力作用再次进入第二象限重复向左偏转，故B正确，D错误。故选B。] (1)电场强度E和磁感应强度B各多大？ (2)当液滴运动到某一点A时，电场方向突然变为竖直向上，大小不改变，不考虑因电场变化而产生的磁场的影响，此时液滴加速度为多大？ (3)在满足(2)的前提下，液滴从A点到达与A点位于同一水平线上的P点 (图中未画出)所用的时间。 02 提升点二　带电粒子在交变场中的运动 (重难共研类) 【重难诠释】 解决带电粒子在交变电、磁场中的运动问题的基本思路 【典例精析】 例2 (2022·河北高考)两块面积和间距均足够大的金属板水平放置，如图1所示，金属板与可调电源相连形成电场，方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场，方向垂直xOy平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间O点放置一粒子源，可连续释放质量为m、电荷量为q(q>0)、初速度为零的粒子，不计重力及粒子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求： 03 提升点三　带电粒子在叠加场中运动的实例分析 (多维细研类) 例3 如图所示为一速度选择器，两极板M、N之间的距离为d，极板间所加电压为U，两极板间有一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一束质子流从左侧两板边缘连线的中点沿两板中心线进入板间区域，能够沿直线运动，不计粒子重力。则下列说法正确的是 √ 考向2　磁流体发电机 1．原理 如图所示，等离子体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在B、A板上，产生电势差，它可以把其他形式的能通过磁场转化为电能。 √ 考向3　电磁流量计 1．原理：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材 料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自 由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下会发生纵向偏 转，使得a、b间出现电势差，形成电场。当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间电势差就保持稳定，只要测得圆形导管直径d、平衡时a、b间电势差U 、磁感应强度B等有关量，即可求得液体流量Q(即单位时间流过导管某一横截面的导电液体的体积)。 例5 (2022·浙江省柯桥中学模拟)在实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，并测出M、N间的电压U，则下列说法正确的是 √ 考向4　霍尔元件 1．霍尔效应与霍尔电压：如图所示，高为h、宽为d的 导体(自由电荷是电子或正电荷)置于匀强磁场B中，当 电流通过导体时，在导体的上表面A和下表面A′之间 产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电压。 例6 (多选)自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源