专题11带电粒子在复合场中的运动（讲义）（解析版）.docx

专题11带电粒子在复合场中的运动目录J'遢研析二规律探才.19考点一带电粒子在复合场中的运动4真Ia研析规律探寻4核心提炼号向探究91 .带电粒子在组合场的运动92 .带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的比较103 .带电粒子在复合场中的运动114 .等效思想在复合场中的应用115 .带电粒子在立体空间的运动126 .电场中的力电综合问题12题型特训.命题HiSl13考向一带电粒子在组合场中的运动13考向二带电粒子在复合场中的运动16考点二常见电学仪器19一核心提炼号向探究231 .质谱仪232 .回旋加速器243 .速度选择器244 .磁流体发电机255 .电磁流量计256 .霍尔效应的原理和分析26题型特训.命题顼126考向一常见电学仪器26考点要求考题统计带电粒子在复合场中的运动考向一带电粒子在组合场中的运动：2023海南高考真题、2023重庆高考真题、2023山东高考真题、2023辽宁高考真题、2022浙江高考真题、2022天津高考真题、2022山东高考真题、2021全国高考真题、2021重庆高考真题、2021北京高考真题、2021山东高考真题、2021浙江高考真题、2021河北高考真题考向二带电粒子在复合场中的运动：2023全国高考真题、2023浙江高考真题、2023山西高考真题、2023湖南高考真题、2022全国高考真题、2022全国高考真题、2022重庆高考真题、2022辽宁高考真题、2022广东高考真题、2022湖北高考真题、2021湖北高考真题、2023福建高考真题、2023山西高考真题、2023江苏高考真题、2022河北高考真题、2022湖南高考真题、2022辽宁高考真题、2022广东高考真题、2021浙江高考真题常见电学仪器考向一常见电学仪器：2023浙江高考真题、2021福建高考真题、2021河北高考真题、2023浙江高考真题、2021江苏高考真题、2021天津高考真题、2021广东高考真题考情分析【命题规律及方法指导】1 .命题重点：本专题就是高考的热点，一是带电粒子在电场、磁场组合场（非交叠）中的运动分析，二是带电粒子在电场、磁场和重力场的复合场中的运动。复合场除了是二维的，也可以是立体空间的。试题背景除了普通电场、磁场的混合，还可以是质谱仪、速度选择器、回旋加速器、霍尔元件等现代科技器件，因此要关注现代科技前沿。2 .常用方法：等效重力法、立体空间图形降维法。3 .常考题型：选择题，计算题.【命题预测】1 .本专题属于热点、难点内容；2 .考命题考察方向带电粒子在复合场中的运动：带电粒子在电场、磁场组合场中运动；带电粒子在电场、磁场和重力场的复合场中的运动。常见电学仪器：质谱仪、回旋加速器、速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应及霍尔元件。质谱仪L回旋加速器L速度选择器J磁流体发电机J电磁流量计I霍尔效应的原理和分析带电粒子在组合场的运动、带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的比较、带电粒子在复合场中的运动、等效思想在复合场中的应用J带电粒子在立体空间的运动J电场中的力电综合问题J带电粒子在复合场中的运动带电粒子I常见电学仪器在复合场中的运动考点一带电粒子在复合场中的运动真题研析规律探寻1.（2022全国高考真题）（多选）地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中尸点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在P点。则射出后，（）A.小球的动能最小时，其电势能最大B.小球的动能等于初始动能时，其电势能最大C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量【考向】等效重力【答案】BD【详解】A.如图所示Eq=mg故等效重力G'的方向与水平成45。0当5=0时速度最小为%而=匕，由于此时K存在水平分量，电场力还可以向左做负功，故此时电势能不是最大，故A错误；BD.水平方向上%=刍，tn在竖直方向上y=g由于f="Zg,得"如图所示,小球的动能等于末动能。由于此时速度没有水平分量，故电势能最大。由动能定理可知%+W=O则重力做功等于小球电势能的增加量，故BD正确；C.当如图中Vl所示时，此时速度水平分量与竖直分量相等，动能最小，故C错误；故选BDo2. （2023,全国高考真题）如图，一磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面GO），平面）向里,磁场右边界与X轴垂直。一带电粒子由。点沿X正向入射到磁场中，在磁场另一侧的S点射出，粒子离开磁场后，沿直线运动打在垂直于X轴的接收屏上的P点；SP=IfS与屏的距离为：，与X轴的距离为M如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为E的匀强电场，该粒子入射后则会沿X轴到达接收屏。该粒子的比荷为（）P-yaECECBC8A.rB.rC.D.-IaB2aB22aE1aE2【考向】带电粒子在复合场中的运动【答案】A【详解】由题知，一带电粒子由O点沿X正向入射到磁场中，在磁场另一侧的S点射出,× × × ×则根据几何关系可知粒子出离磁场时速度方向与竖直方向夹角为30。，则Sin30=X,解得粒子做圆周运r动的半径r=2a,则粒子做圆周运动有4田=加=,则有（=如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为E的匀强电场,该粒子入射后则会沿X轴到达接收屏,则有Eq=qvB,联立有包=C。m2aB故选A。3. （2022全国高考真题）空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面（XQy平面）向里，电场的方向沿），轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点。由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是（）【考向】带电粒子在复合场中的运动【答案】B【详解】解法一：AC.在XOy平面内电场的方向沿y轴正方向，故在坐标原点O静止的带正电粒子在电场力作用下会向y轴正方向运动。磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定则，可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿X轴负方向的洛伦兹力，故带电粒子向X轴负方向偏转。AC错误；BD.运动的过程中在电场力对带电粒子做功，粒子速度大小发生变化，粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直。由于匀强电场方向是沿y轴正方向，故X轴为匀强电场的等势面，从开始到带电粒子偏转再次运动到X轴时，电场力做功为0,洛伦兹力不做功，故带电粒子再次回到X轴时的速度为0,随后受电场力作用再次进入第二象限重复向左偏转，故B正确，D错误。故选B。解法二：粒子在O点静止，对速度进行分解，分解为向X轴正方向的速度V,向X轴负方向的速度U,两个速度大小相等，方向相反。使得其中一个洛伦兹力平衡电场力，即夕&'=gE,则粒子的在电场、磁场中的运动，可视为，向X轴负方向以速度/=看做匀速直线运动，同时在X轴上方做匀速圆周运动。故选B。4. （2023海南高考真题）（多选）如图所示，质量为加，带电量为”的点电荷，从原点以初速度%射入第一象限内的电磁场区域，在O<y<No,O<xv/（VNO为已知）区域内有竖直向上的匀强电场，在>x0区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，控制电场强度（E值有多种可能），可让粒子从NP射入磁场后偏转打B.粒子从NP中点射入磁场时速度为%产言C.粒子在磁场中做圆周运动的圆心到NM的距离为吟qRD.粒子在磁场中运动的圆周半径最大值是箸产【考向】带电粒子在组合场中的运动【答案】AD【详解】A.若粒子打到/W中点，则=%,y.=-t解得E=生华，选项A正确：B.粒子从22mqxPN中点射出时，则%.=乜小速度匕=J*+g+¥,选项B错误;CCXXX××××××××XXXXVtan0%=%;一片粒子从电场中射出C.粒子从电场中射出时的速度方向与竖直方向夹角为伍则5一些.工一必看,加%时的速度。=11,粒子进入磁场后做匀速圆周运动，贝"由=WE,则粒子进入磁场后做圆周运动的圆心SInOr到MN的距离为d=xose,解得d=生=：。选项C错误；D当粒子在磁场中运动有最大运动半径Bv0qBtan时，进入磁场的速度最大，则此时粒子从N点进入磁场，此时竖直最大速度八”=如，Xo=VV,出离电场t的最大速度m=；+只=2kjN+4y;,则由4环=?匕，可得最大半径7=*=噂J华龙，选项/rqBqB'xD正确；故选ADo5. （2023山东高考真题）如图所示，在0x2J,0y2d的区域中，存在沿），轴正方向、场强大小为E的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为用，电量为q的带正电粒子从OP中点A进入电场（不计粒子重力）。（1）若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进入电场，求磁场的磁感应强度8的大小；（2）若改变电场强度大小，粒子以一定的初速度从A点沿），轴正方向第一次进入电场、离开电场后从产点第二次进入电场，在电场的作用下从Q点离开。（i）求改变后电场强度E'的大小和粒子的初速度%;（ii）通过计算判断粒子能否从P点第三次进入电场。y,.QJVE0 = 36E; (ii)不会【考向】带电粒子在组合场中的运动【答案】(1)B=6.空;(2)(i)v0Vqd【详解】(1)由题意粒子在电场中做匀加速直线运动，根据动能定理有2d=g加2粒子在磁场中做匀速圆周运动，有q，B=m三粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进入电场，轨迹如图(2) (i)由题意可知，做出粒子在电场和磁场中运动轨迹如图在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系可知M=(2d)2+(N-dp解得a二Id所以有6=53,=37洛伦兹力提供向心力q%B=RI带电粒子从A点开始做匀加速直线运动，根据动能定理有=；加片一:m彳再一次进入电场后做类似斜抛运动，沿X方向有2d=cos/沿y方向上有2d=qsin+g其中根据牛顿第二定律有“E=也厘以上各式解得K =15，£ = 36E（三）粒子从P到Q根据动能定理有4E'2d=gmq-gw2可得从Q射出时的速度为匕此时粒子在磁场中的半径凡=烈=回dqB2根据其几何关系可知对应的圆心坐标为x=d,丁=4而圆心与P的距离为=J（gd-2d）+（4d-0）2=-dR2故不会再从P点进入电场。核心提炼考向探究1.带电粒子在组合场的运动1）组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场交替出现.2）分析思路画运动轨迹：根据受力分析和运动学分析，大致画出粒子的运动轨迹图.找关键点：确定带电粒子在场区边界的速度（包括大小和方向）是解决该类问题的关键.划分过程：将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规律处