2020年高考物理常考题型解析：带电粒子在复合场中的运动

装置 原理图 规律 质 谱 仪 粒子由静止被加速电场加速:qU= 1 2 mv2,在磁场 中做匀速圆周运动,qvB= 2mv r ,则比荷 q m = 2 2 2U B r 专题 7 带电粒子在复合场中的运动 考点一　带电粒子在复合场中的运动实例 回 旋 加 速 器 接交流电源 交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子在圆周运动过程中每次 经过 D 形盒缝隙都会被加速.由 qvB= 得 Ekm= 速 度 选 择 器 若 qv0B=Eq,即 v0= ,粒子做匀速直线运动 磁 流 体 发 电 机 等离子体射入,受洛伦兹力偏转,使两极板带正、负电荷,两极电压为 U 时稳 定,q =qv0B,U=v0Bd 2mv r 2 2 2 2 q B r m E B U d电磁流 量计 q=qvB,所以 v= ,所以 Q=vS= 霍尔元件 当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向 都垂直的方向上出现电势差(如果是电子导电,则霍尔电 压方向相反) 考点二　带电粒子在组合场中的运动 1.常见类型 (1)先电场后磁场 ①带电粒子先匀加速,后偏转,如图. ②带电粒子先后都偏转,如图. (2)先磁场后电场 ①带电粒子先偏转,后匀加速或匀减速,如图(甲). U D U DB π 4 DU B②带电粒子先后都偏转,如图(乙). (3)先后两个不同的磁场 2.处理思路 考点三：带电粒子在叠加场中的运动1.带电体在叠加场中无约束情况下的运动情况分类 (1)洛伦兹力、重力并存 ①若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. ②若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂的曲线运动.因洛伦兹力不做功,故机械能守恒. (2)静电力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子) ①若静电力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. ②若静电力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用动能定理求解问题. (3)静电力、洛伦兹力、重力并存 ①若三力平衡,一定做匀速直线运动. ②若重力与静电力平衡,一定做匀速圆周运动. ③若合力不为零且与速度方向不垂直,将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用能量守恒定律或动能定理求解问题. 2.带电体在叠加场中有约束情况下的运动 带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动和圆周运动,运用动能定理、能量守 恒定律结合牛顿运动定律求解. 典例精析 ★考点一：带电粒子在复合场中的运动实例 ◆典例一：（2020 广西柳州模拟）(20 分)如图所示，在 xOy 平面内，以 O(0,R)为圆心，R 为半径的圆内有 垂直平面向外的匀强磁场，x 轴下方有垂直平面向里的匀强磁场，两区域磁感应强度大小相等；第四象限有 一垂直于纸面倾斜放置的挡板 PQ,挡板的两端点 P、Q 分别在 x、y 坐标轴上且挡板与两坐标轴各成 45°角， 在圆形磁场的左侧 0