12 第1阶段 专题3 命题新动向2 以现代科技为背景考查电磁场的应用-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习讲义（老教材）

以现代科技为背景考查电磁场的应用 物理作为与实际结合紧密的学科，理论联系实际，学以致用，可以提高学科素养和分析解决实际问题的能力。电场与磁场专题与生产、生活、科技相联系的命题载体较多，而且近几年高考题中多次出现以电磁场应用为背景创设的探索性问题，现列举以下实例，希望引起同学们的重视。 应用1　以电子枪原理为背景考查电场的性质 [典例展示1]　(2023·广东江门市高三模拟)如图所示是电子枪部分的原理图，阴极发射的电子在强电场的作用下从阴极飞向阳极，虚线是其中一个电子的运动路线，实线是电场线，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是(　　) A．C点的电势比A点低 B．A点的电场强度比B点的电场强度大 C．电子从A运动到B的过程电势能增大 D．从A到B电子的加速度不断增大 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 应用2　以计算机键盘原理为背景考查电容器的分析 [典例展示2]　如图所示为手机自动计步器的原理图，电容器的一个极板M固定在手机上，另一个极板N与两个固定在手机上的轻弹簧连接，人带着手机向前加速运动阶段与静止时相比，手机上的电容器(　　) A．电容变大 B．两极板间电压升高 C．两极板间电场强度变小 D．两极板所带电荷量增加 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 应用3　以霍尔推进器为背景考查带电粒子在磁场中的圆周运动 [典例展示3]　(多选)(2023·广东广州天河一模)据报道，我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图所示，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感强度大小可近似认为处处相等；同时加有匀强磁场2和匀强电场(图中没画出)垂直于圆环平面，磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等，已知电子电量为e，质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动。则以下说法正确的是(　　) A.电场方向垂直环平面向外 B．电子运动周期为 C．垂直环平面的匀强磁场磁感应强度大小为 D．电场强度大小为 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 应用4　以磁聚焦和磁控束原理为背景考查带电粒子在磁场中的运动 [典例展示4]　(2021·湖南卷)带电粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制备的关键技术之一。带电粒子流(每个粒子的质量为m、电荷量为＋q)以初速度v垂直进入磁场，不计重力及带电粒子之间的相互作用。对处在xOy平面内的粒子，求解以下问题。 (1)如图(a)所示，宽度为2r1的带电粒子流沿x轴正方向射入圆心为A(0，r1)、半径为r1的圆形匀强磁场中，若带电粒子流经过磁场后都汇聚到坐标原点O，求该磁场磁感应强度B1的大小； (2)如图(a)所示，虚线框为边长等于2r2的正方形，其几何中心位于C(0，－r2)。在虚线框内设计一个区域面积最小的匀强磁场，使汇聚到O点的带电粒子流经过该区域后宽度变为2r2，并沿x轴正方向射出。求该磁场磁感应强度B2的大小和方向，以及该磁场区域的面积(无需写出面积最小的证明过程)； (3)如图(b)所示，虚线框Ⅰ和Ⅱ均为边长等于r3的正方形，虚线框Ⅲ和Ⅳ均为边长等于r4的正方形。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中分别设计一个区域面积最小的匀强磁场，使宽度为2r3的带电粒子流沿x轴正方向射入Ⅰ和Ⅱ后汇聚到坐标原点O，再经过Ⅲ和Ⅳ后宽度变为2r4，并沿x轴正方向射出，从而实现带电粒子流的同轴控束。求Ⅰ和Ⅲ中磁场磁感应强度的大小，以及Ⅱ和Ⅳ中匀强磁场区域的面积(无需写出面积最小的证明过程)。 [听课记录]