第一部分

專題整合提升專題五

磁場及粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)高考真題領(lǐng)航考向一

安培力作用下的平衡問題

CD圖1

甲乙

考向二

復(fù)合場在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用實(shí)例

B

圖2

考向三

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)

圖3

知識(shí)規(guī)律整合1.磁場對(duì)電流的作用力2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)3.電場與磁場的組合應(yīng)用實(shí)例裝置原理圖規(guī)律質(zhì)譜儀回旋加速器相同4.電場與磁場的疊加應(yīng)用實(shí)例裝置原理圖規(guī)律速度選擇器電磁流量計(jì)霍爾元件當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差高考題型突破高考題型1

磁場性質(zhì)及安培力

圖4（2）化電為磁：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，如圖乙。2.導(dǎo)體棒問題分析思路

圖5

B

圖6

A[解析]

導(dǎo)體棒受力如圖所示，

高考題型2

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)

2.基本步驟：（1）畫軌跡：依題意畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，或可能的軌跡，找到臨界情況的軌跡。（2）定圓心：入射點(diǎn)與出射點(diǎn)所受洛倫茲力方向的交點(diǎn)。（3）求半徑或圓心角：由圖7中幾何關(guān)系求半徑從而可求出速度，求圓心角從而可求出時(shí)間。圖7

（4）磁場圓與軌跡圓半徑相同時(shí)，以相同速率從同一點(diǎn)沿各個(gè)方向射入的粒子，出射速度方向相互平行，如圖9。反之，以相互平行的相同速率射入時(shí)，會(huì)從同一點(diǎn)射出（即磁聚焦現(xiàn)象）。（3）沿半徑方向射入圓形磁場的粒子，出射時(shí)亦沿半徑方向，如圖8。

圖10

高考題型3

復(fù)合場在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用1.回旋加速器的原理交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，某粒子經(jīng)電場加速，經(jīng)磁場回旋，該粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒半徑?jīng)Q定，與加速電壓無關(guān)。2.電場與磁場疊加實(shí)例的基本分析思路一般以單個(gè)帶電粒子為研究對(duì)象，在洛倫茲力和電場力平衡時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

圖11

D

圖12

C

C圖13

高考題型4

帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)1.疊加場明確粒子受幾個(gè)力，結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況，分析各力方向。（1）電場與磁場疊加：常見模型有速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾元件等。（2）電場、磁場、重力場疊加：無約束帶電體在疊加場做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)必為勻速直線運(yùn)動(dòng)；做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)必為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力與電場力平衡，洛倫茲力提供向心力。2.組合場帶電粒子依次經(jīng)過各場，運(yùn)動(dòng)過程由各階段不同性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)（圓周、類平拋、變速直線、勻速直線等）組合而成。（1）分析研究帶電粒子在不同場區(qū)的運(yùn)動(dòng)。（2）分析與計(jì)算各階段運(yùn)動(dòng)間連接點(diǎn)的速度大小與方向是解題關(guān)鍵。（3）畫出全過程運(yùn)動(dòng)示意圖很重要。3.交變場帶電粒子進(jìn)入周期性變化的電場或磁場，其運(yùn)動(dòng)隨之做周期性變化。（1）分析清楚復(fù)合場一個(gè)周期內(nèi)的粒子運(yùn)動(dòng)過程，找到粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間、位移、速度等的周期性變化規(guī)律。（2）畫出運(yùn)動(dòng)過程的示意圖，有助于分析。

圖14

[答案]

見解析

圖15

[答案]

見解析

專題限時(shí)訓(xùn)練（限時(shí)45分鐘）1.

（2021·江西南昌市3月第一次模擬）如圖1所示，一通電直導(dǎo)線在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中靜止于光滑斜面上，電流方向垂直紙面向外。保持磁場強(qiáng)弱不變，僅把磁場方向按順時(shí)針逐漸旋轉(zhuǎn)，直至垂直斜面向上，若要通電導(dǎo)線始終保持靜止，則應(yīng)控制導(dǎo)線內(nèi)的電流強(qiáng)度(

)B圖1A.

逐漸增大

B.

逐漸減小

C.

先增大后減小

D.

先減小后增大[解析]

磁場方向豎直向上時(shí)，導(dǎo)線所受安培力水平向左，受重力和支持力，三個(gè)力平衡，如圖

B圖2

圖3

C

4.

（2021·江蘇南京市十三中教學(xué)質(zhì)量調(diào)研）回旋加速器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，帶電粒子在兩D形盒之間被電場加速，在兩D形盒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的有(

)圖4A.

D形盒的作用是靜電屏蔽，使帶電粒子在盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而不被電場干擾B.

在兩D形盒之間所加交變電壓的周期應(yīng)等于帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期的兩倍C.

僅使加速電壓增大，帶電粒子獲得的能量一定增大A

圖5

圖6（1）

該粒子的運(yùn)動(dòng)速率；

[解析]

粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡如