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文件名称:百年学典 全优课堂 物理 高考总复习 课件 第3讲 带电粒子在匀强磁场、复合场中的运动.pptx
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更新时间:2025-05-31
总字数:约6.61千字
文档摘要

;;?;二、带电粒子在复合场中的运动

1.复合场的分类.

(1)叠加场:电场、、重力场共存.?

(2)组合场:电场与磁场分别位于不同的区域内,并不重叠;或在同一区域,电场、磁场出现.?

;2.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外力时,将处于静止状态或做匀速直线运动.?

(2)匀速圆周运动:

当带电粒子所受的与大小相等、方向相反时,带电粒子在的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动.?

;?;?;?;?;1.[带电粒子在磁场中的运动](多选)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.周期将加倍

D.做圆周运动的角速度将加倍

;2.[回旋加速器]回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示.设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()

A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关

C.高频电源只能使用矩形交变电流,不能使用正弦式交变电流

D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子

;?;3.[带电粒子在复合场中的运动]如图所示,一带电小球在一电场、磁场正交区域里做匀速圆周运动,电场方向竖直向下,磁场方向垂直纸面向里,则下列说法正确的是()

A.小球一定带正电

B.小球一定带负电

C.小球的绕行方向为逆时针

D.改变小球的速度大小,小球将不做圆周运动

;4.[质谱仪]质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场.如图所示为质谱仪的原理图.设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打到底片上的P点,设OP=x,则在下列图中能正确反映x与U之间的函数关系的是()

;?;考点1带电粒子在匀强磁场中的运动[能力考点]

1.圆心的确定

(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时,可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆周运动的圆心(如图甲所示).

;(2)已知入射方向和入射点、出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如上图乙所示).

;(3)带电粒子在不同边界磁场中的运动:

①直线边界(进出磁场具有对称性,如下图所示).

②平行边界(存在临界条件,如下图所示).

;③圆形边界(沿径向射入必沿径

向射出,如右图所示).

;2.半径的确定和计算

利用平面几何关系,求出该圆的可能半径(或圆心角),求解时注意以下几个重要的几何特点:

(1)粒子速度的偏向角φ等于圆心角α,并等于AB弦与切

线的夹角(弦切角θ)的2倍(如图所示),即φ=α=2θ=ωt.

(2)直角三角形的应用(勾股定理).找到AB的中点C,

连接OC,则△AOC与△BOC都是直角三角形.

Rcosθ=R-d,Rsinθ=L,R2=(R-d)2+L2.

;?;?;?;题后思考带电粒子在磁场中运动解法;1.如图所示,一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域,两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场.一质子以某一速度从立方体左侧垂直yOz平面进入磁场,并穿过两个磁场区域.下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中,可能正确的是()

;【解析】由题意知当质子射出后先在MN左侧运动,刚射出时根据左手定则可知在MN受到y轴正方向的洛伦兹力,即在MN左侧会向y轴正方向偏移,做匀速圆周运动,y轴坐标增大;在MN右侧根据左手定则可知洛伦兹力反向,质子在y轴正方向上做减速运动,A正确,B错误;根据左手定则可知质子在整个运动过程中都只受到平行于xOy平面的洛伦兹力作用,在z轴方向上没有运动,z轴坐标不变,C、D错误.

;2.(2023年广东卷)(多选)如图所示,两个初速度大小相同的同种离子a和b,从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到屏P上.不计重力.下列说法正确的有()

A.a、b均带正电

B.a在磁场中飞行的时间比b的短

C.a在磁场中飞行的路程比b的短

D.a在P上的落点与O点的距离比b的近

;?;?;(1)求OK间的距离;

;(2)速率为4v0的粒子射出瞬间打开磁场开关,该粒子仍被收集,求MO间的