第9章 第3讲 第2课时 强化科学思维——带电粒子在叠加场中的运动（课件PPT）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第2课时　强化科学思维—带电粒子在叠加场中的运动 高考对本课时内容的考查，主要集中在带电粒子在叠加场中运动的实例分析和带电粒子在叠加场中的运动，其中对带电粒子在叠加场中运动的实例分析，主要以选择题的形式呈现，难度一般，而对带电粒子在叠加场中的运动的考查，主要以复杂的多过程的计算题为主，难度较大。 考法(一)　带电粒子在叠加场中的运动实例 类型1　速度选择器 1．原理：平行板中匀强电场E和匀强磁场B互相垂直。E与B的方向要匹配，有如图甲、乙两种方向组合，带电粒子沿直线匀速通过速度选择器时有qvB＝qE。 [例1]　 带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以速度 v甲、v乙、v丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹 如图所示，则下列说法正确的是 ( 　 ) A．v甲>v乙>v丙 B．v甲<v乙<v丙 C．甲的速度可能变大 D．丙的速度不一定变大 [答案]　A [易错提醒] (1)速度选择器只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量。 (2)速度选择器具有单一方向性：在例1图中只能从左侧射入才可能做匀速直线运动，从右侧射入则不能。 [针对训练] 1. (2021·北京等级考)如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择 器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场， 磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线(图中平行于导体板的虚线)通过N。不计重力。 (1)求粒子加速器M的加速电压U； (2)求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向； (3)仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为d，求该粒子离开N时的动能Ek。 类型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。 [例2]　(2023·乌兰察布期末)(多选)如图所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，两板间就会产生电压，如果射入的等离子体速度均为v，两金属板间距离为d，金属板的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，电流表示数为I，下列说法正确的是 (　 ) [答案]　ACD [针对训练] 2. (2021·河北高考)如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一 匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束速度大小为v的等离子 体垂直于磁场喷入板间。相距为L的两光滑平行金属导轨固定 在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，导轨平面与水平面夹角为θ，两导轨分别与P、Q相连。质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的是 ( 　 ) 答案：B 类型3　电磁流量计 1．工作原理：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截面的导电液体的体积)。 [例3]　(2023·汉中模拟)某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、磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是 (　 ) A．带电离子所受洛伦兹力方向由M指向N B．M点的电势高于N点的电势 C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速 D．只需要测量M、N两点间的电压就能够推算废液的流量 [答案]　D [易错提醒] (1)电磁流量计稳定时导电液体中的粒子所受的电场力和洛伦兹力平衡； (2)依据左手定则来判定导电液体中正、负离子的偏转方向，从而确定电势的高低； (3)流量Q的含义是单位时间内流过管道横截面的液体的体积。 [针对训练] 3．医生做某些特殊手术时， 利用电磁血流计来监测通过动脉 的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构 成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血 管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达