专题10 带电粒子在复合场中的运动（讲义）--【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（江苏专用）

专题10　带电粒子(带电体)在复合场中的运动 01专题网络·思维脑图 1 02考情分析·解密高考 2 03高频考点·以考定法 2 2 一、带电粒子在组合场中的运动 2 二、带电粒子(带电体)在叠加场中的运动 3 三、带电粒子在交变场中的运动 4 四、电磁技术的应用 4 5 8 考向1：带电粒子在组合场中的运动 8 考向2：带电粒子在叠加场中的运动 9 考向3：带电粒子在新情景问题中的运用 9 04核心素养·难点突破 11 05创新好题·轻松练 15 新情境：磁场在前沿科技中的应用 15 考点内容 要求 学习目标 带电粒子在组合场中的运动 II 1. 掌握带电粒子（或带电体）在组合场、叠加场和交变场中运动的分析和处理方法； 2. 掌握常见电磁技术在磁场中运动的分析和处理办法。 带电粒子在叠加场中的运动 II 带电粒子在交变场中的运动 II 电磁技术的应用 II 一、带电粒子在组合场中的运动 1．组合场问题的两种常见模型 类型 从电场进入磁场 从磁场进入电场 实例 说明 电场中：匀变速直线运动 磁场中：匀速圆周运动 电场中：类平抛运动或类斜抛运动 磁场中：匀速圆周运动 磁场中：匀速圆周运动 电场中：匀变速直线运动 磁场中：匀速圆周运动 电场中：类平抛运动或类斜抛运动 2.解答带电粒子在组合场中运动问题的基本思路 二、带电粒子(带电体)在叠加场中的运动 1．带电粒子(带电体)在叠加场中运动的两种常见模型 匀速直线运动 匀速圆周运动 实例 受力情况 所受合力为零 除洛伦兹力外，其他力的合力为零 注：若三场共存，合力为零时，粒子做匀速直线运动，其中洛伦兹力F＝qvB的方向与速度v垂直。 2．如图1所示，若一带电小球在重力场与匀强磁场垂直的叠加场中从A点由静止开始运动，可将该带电小球的初速度沿垂直重力且垂直磁场的方向上分解为两个大小相等、方向相反的速度v、v′，若带电小球的电荷量为q(q>0)，匀强磁场的磁感应强度大小为B，则有Bqv＝mg，带电小球在该叠加场中的运动可看作从A点开始，在垂直重力且垂直磁场方向上速度为v的匀速直线运动，与不考虑重力时，该带电小球在该磁场中从A点开始以速度v′做匀速圆周运动的合运动。设E点为轨迹的最低点，分运动匀速圆周运动的半径为R＝，周期T＝，由运动的合成与分解可知，vE＝2v，A、B、C、D在同一水平线上，且vA＝vB＝vC＝vD＝0，lAB＝lBC＝lCD＝vT＝，E点到AB的距离hE＝2R＝。 对于带电粒子在匀强电场与匀强磁场方向垂直的叠加场中从静止开始的运动，则将带电粒子的初速度在沿垂直电场且垂直磁场的方向上分解为两个大小相等、方向相反速度v、v′，如图2所示，若带电粒子的电荷量为q(q>0)，匀强电场的场强大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B，则有Bqv＝qE＝q，分析方法相似，运动情形也相似。 3．解答带电粒子在叠加场中运动问题的基本思路 三、带电粒子在交变场中的运动 1．变化的电场或磁场如果具有周期性，粒子的运动也往往具有周期性，这种情况下要仔细分析带电粒子的受力情况和运动过程，弄清楚带电粒子在变化的电场、磁场中各处于什么状态，做什么运动，画出一个周期内的运动轨迹的草图。 2．解题思路 四、电磁技术的应用 常见电磁技术的应用 装置 原理图 规律 质谱仪 粒子由静止被加速电场加速，qU＝mv2，在磁场中做匀速圆周运动，qvB＝m，则比荷＝ 回旋加速器 (1)回旋加速器中粒子转动的周期同所加交流电压的周期相同；粒子在圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速； (2)由qvB＝m得粒子可以加速达到的最大动能Ekm＝，其中R为D形盒的半径； (3)粒子的加速次数n＝＝； (4)粒子在磁场中的总运动时间t＝n＝ 速度选择器 若qv0B＝qE，则v0＝，粒子做匀速直线运动 磁流体发电机 等离子体射入，受洛伦兹力作用，发生偏转，使两极板带正、负电荷，两极电压为U时稳定，q＝qv0B，U＝v0Bd 电磁流量计 q＝qvB，所以v＝，流量Q＝vS＝ 霍尔元件 导体中的自由电荷在洛伦兹力的作用下偏转，A、A′间出现电势差，当自由电荷不再偏转时，有qvB＝q，I＝nqvS，S＝hd，联立解得U＝＝k，k＝称为霍尔系数 【典例1】（2023·浙江·高考真题）某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场，通有待测电流的直导线垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场。调节电阻R，当电流表示数为时，元件输出霍尔电压为零，则待测电流的方向和大小分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【典例2】（多选）（2023·海南