第9章 第3讲 第2课时 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（新教材 新高考）

开始 考法(一)　带电粒子在叠加场中的运动实例 01 02 目 录 考法(二)　带电粒子在叠加场中的运动 2 第2课时　带电粒子在叠加场中的运动(题型研究课) 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]　(2023·威海模拟)(多选)如图所示，在平行带电金属 板间有垂直纸面向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核沿平行金 属板方向以相同动能射入两板间，其中氘核沿直线运动未发生 偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则 (　 ) A．偏向正极板的是质子 B．偏向正极板的是氚核 C．射出时动能最小的是质子 D．射出时动能最大的是氚核 [答案]　ACD [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。 2．理解 (1)电源正、负极判断：根据左手定则可判断出图中的B板是发电机的正极。 [例2]　(多选)如图所示为磁流体发电机的原理图。金属板M、N之间的距离为d＝20 cm，磁场的磁感应强度大小为B＝5 T，方向垂直纸面向里。现将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性)从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率为P＝100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R＝100 Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子，则下列说法中正确的是 (　 ) A．金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷 B．该发电机的电动势为100 V C．离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为103 m/s D．每秒钟有6.25×1018个离子打在金属板N上 [答案]　BD [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·晋城模拟)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