专题21 带电粒子在组合场的运动-【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

专题21 带电粒子在组合场的运动 题型一 带电粒子在组合场中的运动 1 类型1 磁场与磁场的组合 3 类型2 电场与磁场的组合 4 类型3 先电加速再磁偏转 5 类型4 先电偏转后磁偏转 8 题型二 组合场中运动的实例分析 9 类型1 质谱仪的原理及应用 9 类型2 回旋加速器的原理和应用 11 题型一 带电粒子在组合场中的运动 1.组合场概念： 静电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，静电场、磁场分时间段交替出现。 2．三种场的比较 　　项目 名称　　 力的特点 功和能的特点 重力场 大小：G＝mg 方向：竖直向下 重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重力势能 静电场 大小：F＝qE 方向：①正电荷受力方向与场强方向相同 ②负电荷受力方向与场强方向相反 静电力做功与路径无关 W＝qU 静电力做功改变电势能 磁场 洛伦兹力大小：F＝qvB 方向：根据左手定则判定 洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能 3．带电粒子在复合场中的运动分类 (1)静止或匀速直线运动 当带电粒子在复合场中所受合力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动。 (2)匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与静电力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。 (3)较复杂的曲线运动 当带电粒子所受合力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。 (4)分阶段运动 带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。 4．常见的基本运动形式 电偏转 磁偏转 偏转条件 带电粒子以v⊥E进入匀强电场 带电粒子以v⊥B进入匀强磁场 示意图 受力情况 只受恒定的静电力 只受大小恒定的洛伦兹力 运动情况 类平抛运动 匀速圆周运动 运动轨迹 抛物线 圆弧 物理规律 类平抛运动规律、牛顿第二定律 牛顿第二定律、向心力公式 基本公式 L＝vt，y＝at2 a＝，tanθ＝ qvB＝，r＝ T＝，t＝ sinθ＝ 做功情况 静电力既改变速度方向，也改变速度大小，对电荷做功 洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，对电荷永不做功 类型1 磁场与磁场的组合 [题型专练1]. （2023秋•朝阳区校级期中）如图所示，在匀强磁场中，磁感应强度B1＝2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的（　　） A．速率将加倍 B．轨迹半径加倍 C．周期将不变 D．做圆周运动的角速度将加倍 [题型专练2]. （2022秋•香坊区校级期末）如图所示，两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为L的等边三角形AOC分开，三角形内磁场方向垂直纸面向里，三角形顶点A处有一质子源，能沿∠OAC的角平分线发射速度不同的质子（质子重力不计），所有质子均能通过C点，质子比荷，则以下说法正确的是（　　） A．质子的速度可能为 B．质子的速度可能为 C．质子由A到C的时间可能为 D．质子由A到C的时间可能为 [题型专练3]. （2023春•新吴区校级期中）如图所示，在x轴上方存在方向垂直坐标平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在x轴下方存在方向垂直坐标平面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。一带负电的粒子（不计重力）从原点O以与x轴正方向成30°角的速度v射入磁场，其在x轴上方做圆周运动的半径为R。则（　　） A．粒子经偏转过程一定能回到原点O B．粒子完成一次周期性运动的时间为 C．粒子射入磁场后，第二次经过x轴时与O点的距离为3R D．粒子在x轴上方和下方的磁场中运动的轨迹半径之比为1：3 类型2 电场与磁场的组合 [题型专练4]. （2023•海口三模）如图所示，初速度为0的电子先经一电压为U0的电场加速后从小孔S2垂直射入上下间距为d、长为的有界匀强磁场。已知小孔S2与上下边界等距，电子质量为m、电荷量为﹣e、重力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．电子进入磁场时的速度大小为 B．若电子恰好从磁场右边界飞出，则磁感应强度的大小B C．若电子恰好从磁场左边界飞出，则磁感应强度的大小B D．只有磁感应强度B⩽时，电子才能飞出磁场 [题型专练5]. （多选）（2023•湖南开学）如图所示，圆形区域半径为R.圆心在O点.区域中有方向垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度大小为B.电子枪的加速电压为U，电子在电子枪中经电场加速后沿AO方向进入磁场，偏转后从M点射出并垂直打在荧光屏PQ上的N点，PQ平行于AO，忽略电子加速前的初动能及电子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A．电子的荷质