2019届高考物理一轮复习讲义
2019届高考物理一轮复习讲义
第三节 带电粒子在复合场中的运动
(对应学生用书第174页)
[教材知识速填]
知识点1 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、磁场、重力场共存，或其中某两场共存．
(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现．
2．带电粒子在复合场中的运动形式
(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为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动．
(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．
(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．
易错判断
(1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×) (2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动．(√) (3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动．(×)
2019届高考物理一轮复习讲义
2019届高考物理一轮复习讲义
知识点2 带电粒子在复合场中的运动实例 1．质谱仪
(1)构造：如图9-3-1所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．
图9-3-1
1
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU＝2mv2.
v2
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB＝mr.
12mUqr2B2q2Uq， m＝2U， m＝B2r2. 由以上两式可得r＝B2．回旋加速器
(1)构造：如图9-3-2所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，
D形盒处于匀强磁场中．
图9-3-2
(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回
旋，由qvB＝r，得Ekm＝2m，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关．
3．速度选择器
(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒
2019届高考物理一轮复习讲义
mv2q2B2r2
2019届高考物理一轮复习讲义
子选择出来，所以叫做速度选择器(如图9-3-3所示)．
图9-3-3
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE＝qvB，即v＝B. 4．磁流体发电机
(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能． (2)根据左手定则，图9-3-4中的B是发电机正极．
E
图9-3-4
(3)磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，
U则由qE＝qL＝qvB得两极板间能达到的最大电势差U＝BLv.
5．电磁流量计
工作原理：如图9-3-5所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，
UUa、b间的电势差就保持稳定，即：qvB＝qE＝qd，所以v＝Bd，因此液体流量Qπd2UπdU＝Sv＝4·Bd＝4B.
图9-3-5
易错判断
2019届高考物理一轮复习讲义
2019届高考物理一轮复习讲义
(1)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有关．(×) (2)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径不同．(√)
(3)粒子在回旋加速器中做圆周运动的半径、周期都随粒子速度的增大而增大．(×)
[教材习题回访]
考查点：速度选择器
1．(人教版选修3—1P98T3改编)如图9-3-6所示，一束质量、速度和电荷不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是( )
图9-3-6
A．组成A束和B束的离子都带负电 B．组成A束和B束的离子质量一定不同 C．A束离子的比荷大于B束离子的比荷 D．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外 [答案] C
考查点：磁流体发电机
2．(多选)(鲁科版选修3－1P132T6题改编)磁流体发电机是利用洛伦兹力的磁偏转作用发电的．A、B是两块处在磁场中互相平行的金属板，一束在高温下形成的等离子束(气体在高温下发生电离，产生大量的带等量异种电荷的粒子)射入磁场．下列说法正确的是( )
图9-3-7
2019届高考物理一轮复习讲义
2019届高考物理一轮复习讲义
A．B板是电源的正极 B．A板是电源的正极 C．电流从上往下流过电流表 D．电流从下往上流过电流表 [答案] AD
考查点：电磁流量计
3．(粤教版选修3－1P97T7改编)如图9-3-8所示，电磁流量计的主要部分是柱状非磁性管．该管横截面是边长为d的正方形，管内有导电液体水平向左流动．在垂直于液体流动方向上加一个水平指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B.现测得液体上下表面a、b两点间的电势差为U.则管内导电液体的流量Q(流量是指流过该管的液体体积与所用时间的比值)为( )
图9-3-8
UdA.B
Ud2
B.B
UC.Bd [答案] A
考查点：质谱仪
dD.BU 4．(人教版选修3－1P102T3改编)A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量．为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上．如果从底片上获知A、
B在磁场中运动轨迹的直径之比是d1∶d2，则A、B的质量之比为( )
2A．d21∶d2
B．d1∶d2
2019届高考物理一轮复习讲义