高考物理常見題型：復(fù)合場中帶電粒子運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)際應(yīng)用、3個(gè)考點(diǎn)及選擇題分析
★測試點(diǎn)1：質(zhì)譜儀
◆經(jīng)典示例1：（2020年南昌基礎(chǔ)考試）下圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。 帶電粒子經(jīng)加速電場加速后進(jìn)入速度選擇器。 速度選擇器內(nèi)相互正交的均勻磁場和均勻電場的強(qiáng)度分別為B和E。 平板S上設(shè)有允許顆粒通過的狹縫P高中物理帶電金屬，以及記錄顆粒位置的薄膜A1和A2。 板 S 下方存在強(qiáng)度為 B0 的均勻磁場。以下哪項(xiàng)陳述是正確的？
A.帶電粒子帶負(fù)電
B. 速度選擇器中的磁場方向垂直于紙張。
C、能通過狹縫P的帶電粒子的速度等于E/B
D.粒子撞擊薄膜的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小。
【答案】C
【分析】根據(jù)帶電粒子在均勻磁場中的偏轉(zhuǎn)方向高中物理帶電金屬，可以利用左手定則判斷帶電粒子帶正電。 選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的； 速度選擇器中的電場方向是水平向右的，帶正電粒子所受到的電場力的方向是向右的。 根據(jù)平衡條件，帶電粒子所受洛倫茲力的方向?yàn)樗较蜃蟆?根據(jù)左手定則，可以判斷速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面。 選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的； 由qE=qvB，解可通過狹縫P的帶電粒子的速度v為v=E/B，選項(xiàng)C正確； 對(duì)于均勻磁場中帶電粒子的偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力提供向心力，
，解為R=mv/qB。 可以看出，粒子撞擊薄膜的位置越靠近狹縫P，R越小，粒子的荷質(zhì)比q/m越大。 選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的。
★測試點(diǎn)2：回旋加速器
◆典型實(shí)例一（2019·成都三模） 改進(jìn)型回旋加速器如圖所示。 寬度可忽略不計(jì)的窄縫之間的加速電場很強(qiáng)且恒定。 電場限制在A和C之間，并且與A和C有關(guān)。C的兩條共線虛線之間沒有電場。帶電粒子從P0以速度v0沿電場線的方向。 加速后進(jìn)入D型箱內(nèi)的均勻磁場，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 關(guān)于這種改進(jìn)型回旋加速器，下列說法正確的是（）
A.加速電場的方向需要周期性改變
B．被加速粒子的最大速度與D形盒子的大小無關(guān)
C.帶電粒子運(yùn)動(dòng)每周加速一次
C[。 ]
【答案】C
【分析】粒子在A、C之間做勻加速運(yùn)動(dòng)，并在與A、C共線的兩條虛線之間做勻速直線運(yùn)動(dòng)。粒子每次運(yùn)動(dòng)加速一次，加速電場方向不改變。改變。 選項(xiàng)A不正確。 選項(xiàng)C正確；
粒子的最大速度與D形盒子的半徑r成正比。 選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的； 因?yàn)榱Ｗ用看芜\(yùn)動(dòng)都會(huì)加速一次，根據(jù)動(dòng)能定理：
每次運(yùn)動(dòng)帶電粒子直徑變化Δd=2(r2-r1)=
★測試點(diǎn)3：速度選擇器、磁流體發(fā)生器和電磁流量計(jì)
◆典型例1（2019·浙江金里渠十二校聯(lián)考） 如圖所示，兩個(gè)垂直放置的平行板之間存在相互垂直的均勻電場E和均勻磁場B。 一束初始速度為 v 的帶正電粒子從上方垂直向下注入垂直電場。 不考慮顆粒的重力。 下列說法正確的是（）
A.若v=E/B，粒子作勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B．如果粒子向左偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力做正功
C.如果粒子向右偏轉(zhuǎn)，則粒子的電勢能增加
D．如果粒子作直線運(yùn)動(dòng)，改變粒子的帶電性質(zhì)，使其帶負(fù)電，其他條件不變，粒子仍作直線運(yùn)動(dòng)。
【答案】D
【分析】若v=E/B，即Eq=qvB，則粒子勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； 洛倫茲力對(duì)粒子不起作用，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤； 如果質(zhì)點(diǎn)向右偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，則質(zhì)點(diǎn)的電勢能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤； 若粒子作直線運(yùn)動(dòng)，滿足Eq=qvB，改變粒子的帶電性質(zhì)，使其帶負(fù)電，其他條件不變，粒子所受的電場力方向發(fā)生變化，若洛倫茲力也發(fā)生變化，粒子仍會(huì)沿直線運(yùn)動(dòng)。 選項(xiàng)D正確。
◆案例2：磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)。 如圖所示，平行金屬板之間存在強(qiáng)磁場。 一束含有大量正負(fù)帶電粒子的等離子體束按圖中所示方向噴射到磁場中。 圖中虛線框部分相當(dāng)于發(fā)電。 機(jī)，將兩塊板連接到電器上，然后（）
A、電器中電流的方向是從B流向AB。 電器中電流的方向是從A流向B。
C.如果僅增加帶電粒子的數(shù)量，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢增加。 D. 如果僅增加噴射粒子的速度，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢增加。
【答】BD
【分析】首先對(duì)等離子體進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析：一開始根據(jù)左手定則判斷正離子所受洛倫茲力的方向?yàn)橄蛏希ㄕx子所受洛倫茲力的方向?yàn)橄蛏希┴?fù)離子向下），則正離子會(huì)聚集在向上的極板上，負(fù)離子會(huì)聚集在向下的極板上，兩塊極板之間產(chǎn)生電位差，即金屬極板成為電源，而上極板為正極，下極板為負(fù)極。 因此，通過用電器的電流方向是從A流向B。選項(xiàng)A不正確，選項(xiàng)B正確； 此后，正離子除了受到向上的洛倫茲力f外，還受到向下的電場力F的作用，最終兩種力達(dá)到平衡，即等離子體最終會(huì)勻速通過。
解為E=Bdv，因此電動(dòng)勢E與速度v和磁場B成正比，與帶電粒子的電荷無關(guān)。 選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確； 因此，選擇BD。
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