2026高考物理复习课件 第十章第5讲 专题：带电粒子在组合场中的运动

第十章磁场第5讲专题：带电粒子在组合场中的运动 目录12考点一　带电粒子在组合场中的运动考点二　带电粒子在组合场中运动的实例分析 考点一带电粒子在组合场中的运动 1．组合场：静电场、磁场与无场区各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，静电场、磁场与无场区分时间段交替出现。2．常见的基本运动形式电偏转磁偏转偏转条件带电粒子以v⊥E进入匀强电场带电粒子以v⊥B进入匀强磁场示意图 例2如图，在y>0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在y<0的区域存在方向沿x轴负方向的匀强电场。第一个带电粒子先从y轴上的A点以大小为v的速度沿x轴正方向射出，之后从x轴上的C点进入电场时，速度方向与x轴垂直，最后经过y轴上的D点。已知A、C、D三点与原点O的距离都为L，不计重力。(1)求匀强电场的场强大小E； (2)第二个相同的粒子也从A点射出，射出时速度的大小和方向都与第一个粒子不同，结果该粒子从x轴上的P点进入电场，此时速度方向仍与x轴垂直。已知P点与原点O的距离为2L。该粒子从A点出发经过多长时间再次到达y轴？(已知sin53°＝0．8，cos53°＝0．6) (1)当Ek0＝0时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角θ均为45°，最终从Q点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示。求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能；(2)已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射。当Ek0＝keU时，要保证电子从出射区域出射，求k的最大值。 考点二带电粒子在组合场中运动的实例分析 1．质谱仪(1)构造：如图甲所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。 (2)原理：①粒子由静止被加速电场________，根据动能定理可得关系式_____________。②粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做___________运动，根据牛顿第二定律得关系式_____________。③由以上两式可得r＝__________，m＝_______，＝_______。(3)用途：分离________，测定带电粒子的比荷、质量m。加速匀速圆周同位素 2．回旋加速器(1)构造：如图乙所示，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。(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期______，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地改变_____，粒子就会被一次一次地______。(3)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个___________________________运动。相等正负加速初速度为零的匀加速直线 nqU磁感应强度B盒半径R无关 (6)加速到最大动能的加速次数粒子每加速一次动能增加______，故需要加速的次数N＝______。(7)加速到最大动能的运动时间①在磁场中的运动时间t1＝__________。②在电场中的加速时间t2＝________，其中a＝，d为狭缝的宽度。③在回旋加速器中运动的总时间t＝t1＋t2。qU 例4(2024·广东省云浮市云安中学高三下月考)如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室A中的小孔S1飘出(初速度不计)，经电压为U的加速电场加速后，通过小孔S2，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片D上并被吸收形成谱线。照相底片D上有刻线均匀分布的标尺(图中未画出)，可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是()A．打在照相底片D上的离子带负电B．可以通过减小磁感应强度B来增大不同离子形成谱线之间的间隔C．谱线b对应比荷的值大于谱线a对应比荷的值D．标尺上各刻线对应比荷的值是均匀的 例5(2023·广东高考)某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为0．5m，磁感应强度大小为1．12T，质子加速后获得的最大动能为1．5×107eV。根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为(忽略相对论效应，1eV＝1．6×10－19J)()A．3．6×106m/sB．1．2×107m/sC．5．4×107m/sD．2．4×108m/s