带电粒子在复合场中的运动.ppt

高考总复习首选用卷·物理2第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理第一部分考点通关练考点34带电粒子在复合场中的运动3第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理考点名片考点细研究：(1)带电粒子在复合场中的运动；(2)质谱仪和回旋加速器等。其中考查到的如：2016年全国卷Ⅰ第15题、2016年天津高考第11题、2016年浙江高考第25题、2016年江苏高考第15题、2015年重庆高考第9题、2015年福建高考第22题、2015年天津高考第12题、2015年山东高考第24题、2015年浙江高考第25题、2015年江苏高考第15题、2014年四川高考第10题、2014年大纲卷第25题、2014年重庆高考第9题等。4第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理备考正能量：本部分内容综合性较强，经常以压轴题的形式出现。试题综合考查力与运动以及运用数学解决物理问题的能力，尤其是对高新科技仪器物理原理的考查，对考生物理建模及信息迁移的能力要求较高。今后本部分知识仍为出题的热点和难点，需要着重关注带电粒子在电磁交变场中的运动。5第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理第1步狂刷小题·练基础6第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理一、基础与经典1.如图所示，某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好沿虚线ab向上运动。下列说法中正确的是()7第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．该微粒一定带负电B．该微粒的动能一定减少C．该微粒的电势能一定增加D．该微粒的机械能不一定增加解析微粒受到的重力和电场力是恒力，沿直线运动，则可以判断出微粒受到的洛伦兹力也是恒定的，即该微粒做匀速直线运动，所以B错误；如果该微粒带正电，则受到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力，所以不会沿直线运动，故该微粒一定带负电，电场力做正功，电势能一定减少，机械能增加，A正确，C、D错误。8第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理2.质量为m的带电小球在正交的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道平面在竖直平面内，电场方向竖直向下，磁场方向垂直圆周所在平面向里，如图所示，由此可知()9第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．小球带正电，沿顺时针方向运动B．小球带负电，沿顺时针方向运动C．小球带正电，沿逆时针方向运动D．小球带负电，沿逆时针方向运动解析根据题意，可知小球受到的电场力方向向上，大小等于重力，又电场方向竖直向下，可知小球带负电；已知磁场方向垂直圆周所在平面向里，带负电的小球受到的洛伦兹力指向圆心，小球一定沿顺时针方向运动。B正确。10第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理3.如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变()A．粒子速度的大小B．粒子所带的电荷量C．电场强度D．磁感应强度11第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析粒子受到电场力和洛伦兹力作用而平衡，即qE＝qvB，所以只要当粒子速度v＝EB时，粒子运动轨迹就是一条直线，与粒子所带的电荷量q无关，选项B正确；当粒子速度的大小、电场强度、磁感应强度三个量中任何一个改变时，运动轨迹都会改变，选项A、C、D不符合题意。12第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理4.如图所示，无磁场时，一带负电滑块以一定初速度冲上绝缘粗糙斜面，滑块刚好能到达A点。若加上一个垂直纸面向里的匀强磁场，则滑块以相同初速度冲上斜面时，下列说法正确的是()A．刚好能滑到A点B．能冲过A点C．不能滑到A点D．因不知磁感应强度大小，所以不能确定能否滑到A点13第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析滑块冲上斜面时，由左手定则可知滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力作用，滑块对斜面的正压力增大，斜面对滑块的滑动摩擦力增大，所以滑块不能滑到A点，选项C正确。14第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理5．质量为m，带电荷量为＋q的小球套在水平固定且足够长的绝缘杆上，如图所示，整个装置处于磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，现给球一个水平向右的初速度v0使其开始运动，不计空气阻力，则球运动克服摩擦力做的功不可能的是()A.12mv20B．0C．mv20D.12mv20－m3g2q2B215第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析(1)当qv0B＝mg时，圆环不受支持力和摩擦力，摩擦力做功为零。(2)当qv0Bmg时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得：－W＝0－12mv20，W＝12mv20。(3)当qv0Bmg时，圆环先做减速运动，当qvB＝mg，即当qvB＝mg，v＝mgqB时，不受摩擦力，做匀速直线运动。根据动能定理得：－W＝12mv2－12mv20，代入解得：W＝12mv20－mgqB2。所以只有选项C不可能。16第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理6.(多选)质谱仪的构造原理如图所示。从粒子源S出来时的粒子速度很小，可以看作初速为零，粒子经过电场加速后进入有界的垂直纸面向里的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点，测得P点到入口的距离为x，则以下说法正确的是()17第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．粒子一定带正电B．粒子一定带负电C．x越大，则粒子的质量与电量之比一定越大D．x越大，则粒子的质量与电量之比一定越小解析根据左手定则，知粒子带正电，故A正确，B错误；根据半径公式r＝mvqB知，x＝2r＝2mvqB，又qU＝12mv2，联立解得x＝8mUqB2，知x越大，质量与电量的比值越大，故C正确，D错误。18第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理7.(多选)如图所示，长均为d的两正对平行金属板MN、PQ水平放置，板间距离为2d，板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子从MP的中点O垂直于电场和磁场方向以v0射入，恰沿直线从NQ的中点A射出；若撤去电场，则粒子从M点射出(粒子重力不计)。以下说法正确的是()19第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．该粒子带正电B．该粒子带正电、负电均可C．若撤去磁场，则粒子射出时的速度大小为2v0D．若撤去磁场，则粒子射出时的速度大小为5v020第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析若撤去电场，则粒子从M点射出，根据左手定则知粒子应带正电荷，故A正确，B错误；设粒子的质量为m，带电荷量为q，粒子射入电磁场时的速度为v0，则粒子沿直线通过场区时：Bqv0＝Eq。撤去电场后，在洛伦兹力的作用下，粒子做圆周运动，由几何知识知r＝d2，由洛伦兹力提供向心力得，qv0B＝mv20r＝2mv20d。撤去磁场，粒子做类平抛运动，设粒子的加速度为a，穿越电场所用时间为t，则有：Eq＝ma，y＝12at2，d＝v0t，联立解得：y＝d。21第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理设末速度为v，由动能定理得，qEd＝12mv2－12mv20，解得：v＝5v0，故C错误，D正确。22第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理8．(多选)粒子回旋加速器的工作原理如图甲、乙所示，置于真空中的D形金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频交流电的频率为f，加速电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为＋e，在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确的是()23第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可以加速α粒子B．加速的粒子获得的最大动能随加速电压U增大而增大C．质子被加速后的最大速度不能超过2πRfD．质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶124第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析质子被加速后获得的最大速度受到D形盒最大半径制约，vm＝2πR/T＝2πRf，C正确；粒子旋转频率为f＝Bq/2πm，与被加速粒子的比荷有关，所以A错误；粒子被加速的最大动能Ekm＝12mv2m＝2mπ2R2f2，与电压U无关，B错误；由运动半径R＝mv/Bq，nUq＝mv2/2知半径之比为2∶1，D正确。25第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理9．(多选)如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U，已知自由电子的电量为e。下列说法中正确的是()26第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．导体的M面比N面电势高B．导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大C．导体中自由电子定向移动的速度为v＝UBdD．导体单位体积内的自由电子数为BIeUb27第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析由于自由电子带负电，根据左手定则可知，M板电势比N板电势低，选项A错误；当上、下表面电压稳定时，有qUd＝qvB，得U＝Bdv，与单位体积内自由电子数无关，选项B错误，C正确；再根据I＝neSv，可知选项D正确。28第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理二、真题与模拟10．[2016·全国卷Ⅰ]现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为()29第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．11B．12C．121D．14430第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析设质子和离子的质量分别为m1和m2，原磁感应强度为B1，改变后的磁感应强度为B2。在加速电场中qU＝12mv2①，在磁场中qvB＝mv2R②，联立两式得m＝R2B2q2U，故有m2m1＝B22B21＝144，选项D正确。31第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理11．[2015·山东高考](多选)如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。t＝0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～T3时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是()32第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理A．末速度大小为2v0B．末速度沿水平方向C．重力势能减少了12mgdD．克服电场力做功为mgd33第1步狂刷小题·练基础第2步精做大题·练能力高考总复习首选用卷·物理解析0～T3微粒做匀速直线运动，则E0q＝mg。T3～2T3没有电场作用，微粒做平抛运动，竖直方向上a＝g。2T3～T，由于电场作用，F＝2E0q－mg＝mg＝ma′，a′＝g，方向竖直向上。由于两段时间相等