高考物理【熱點·重點·難點】專練(新高考專用)重難點08帶電粒子在復合場中的運動【知識梳理】考點帶電粒子在組合場中的運動1．帶電粒子在組合場中的運動是力電綜合的重點和高考熱點．這類問題的特點是電場、磁場或重力場依次出現(xiàn)，包含空間上先后出現(xiàn)和時間上先后出現(xiàn)，磁場或電場與無場區(qū)交替出現(xiàn)相組合的場等．其運動形式包含勻速直線運動、勻變速直線運動、類平拋運動、圓周運動等，涉及牛頓運動定律、功能關系等知識的應用．復習指導：1.理解掌握帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的條件、運動性質(zhì)，會應用牛頓運動定律進行分析研究，掌握研究帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的方法，能夠熟練處理類平拋運動和圓周運動．2．學會按照時間先后或空間先后順序?qū)\動進行分析，分析運動速度的承前啟后關聯(lián)、空間位置的距離關系、運動時間的分配組合等信息將各個運動聯(lián)系起來．2．解題時要弄清楚場的性質(zhì)、場的方向、強弱、范圍等．3．要進行正確的受力分析，確定帶電粒子的運動狀態(tài)．4．分析帶電粒子的運動過程，畫出運動軌跡是解題的關鍵【重點歸納】1、求解帶電粒子在組合復合場中運動問題的分析方法(1)正確受力分析，除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜電力和磁場力的分析．(2)確定帶電粒子的運動狀態(tài)，注意運動情況和受力情況的結(jié)合．(3)對于粒子連續(xù)通過幾個不同區(qū)域、不同種類的場時，要分階段進行處理．(4)畫出粒子運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律．2、帶電粒子在復合場中運動的應用實例(1)質(zhì)譜儀(2)回旋加速器(3)速度選擇器(4)磁流體發(fā)電機(5)電磁流量計工作原理【限時檢測】(建議用時：30分鐘)一、單選題1．如圖所示為一種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，此質(zhì)譜儀由粒子源、加速電場、靜電分析器和磁分析器組成。加速電場的加速電壓為，半圓形通道內(nèi)有方向指向圓心的均勻電場，在中心線處的電場強度大小為；磁分析器中分布著方向重直于紙面向外，磁感應強度為的范圍足夠大的有界勻強磁場，其上邊界與靜電分析器的下邊界重合。由粒子源發(fā)出一個質(zhì)量為、電荷量為的粒子(初速度為零，重力不計)，經(jīng)加速電場加速后沿垂直靜電分析器左側(cè)邊界的方向進入并沿中心線通過靜電分析器，由點進入磁分析器中，最終打到膠片上的點。下列說法正確的是()A．加速電場的極板比極板的電勢低B．磁分析器中點到點的距離C．只有比荷等于的帶正電粒子經(jīng)加速電壓加速后才可以沿通道中心線通過靜電分析器，進入磁分析器D．若某次使用時，磁場的上邊界繞點逆時針轉(zhuǎn)了30°，質(zhì)量為、電荷量為的粒子最終將打到膠片上的點2．如圖所示，紙面為豎直面，MN為豎直線段，MN之間的距離為h，空間存在平行于紙面的足夠?qū)挼膭驈婋妶觯浯笮『头较蛭粗瑘D中未畫出，一帶正電的小球從M點在紙面內(nèi)以v0的速度水平向左開始運動，以后恰好以大小為vv0的速度通過N點。已知重力加速度g，不計空氣阻力。則下列說法正確的的是()A．可以判斷出電場強度的方向水平向左B．從M點到N點的過程中小球的機械能先增大后減小C．從M到N的運動過程中小球的速度最小為D．從M到N的運動過程中小球的速度最小為3．某同學根據(jù)法拉第的設想，設計用兩塊金屬板驗證是否真的能利用地磁場以及河流來發(fā)電，他在西江中插入兩塊金屬板，河水以速度v自西向東從兩板間流過，已知佛山地磁場豎直向下的分量為B，則以下推測符合物理規(guī)律的是()A．若將P、Q兩金屬板用導線連通，將有電流經(jīng)導線由P流向QB．河水流速越大，則P、Q兩板間的電勢差越大C．P、Q兩金屬板靠得越近，則兩板間的電勢差越大D．河水電阻率越小，則P、Q兩板間的電勢差越大4．圖示裝置叫質(zhì)譜儀，最初是由阿斯頓設計的，是一種測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。其工作原理如下：一個質(zhì)量為m、電荷量為g的離子，從容器A下方的小孔飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經(jīng)過沿著與磁場垂直的方向，進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相的底片D上。不計離子重力。則()A．離子進入磁場時的速率為B．離子在磁場中運動的軌道半徑為C．離子在磁場中運動的軌道半徑為D．若a、b是兩種同位素的原子核，從底片上獲知a、b在磁場中運動軌跡的直徑之比是，則a、b的質(zhì)量之比為二、多選題5．如圖所示，在平面的一、二、三象限內(nèi)存在垂直紙面向外，磁感應強度的勻強磁場，第四象限存在沿x軸負方向的勻強電場，電場強度，為處于y軸負方向的彈性絕緣薄擋板，長度為，M點為x軸正方向上的一點，。現(xiàn)有一個比荷大小為的帶正電小球(可視為質(zhì)點且重力不計)，從擋板下端N處小孔的右側(cè)某處由靜止釋放，經(jīng)勻強電場加速后從N處小孔沿x軸負方向射入磁場，若與擋板相碰就以原速率彈回，且碰撞時間不計，碰撞時電荷量不變，小球最后都能經(jīng)過M點，則帶電小球從釋放點到N點距離的可能值為(保留一位小數(shù))()A． B． C． D．6．如圖所示，三角形區(qū)域有垂直于坐標向里、磁感應強度為B的勻強磁場，P，M的坐標分別為、，邊界無阻礙。x軸下方區(qū)域內(nèi)有沿x軸正方向，且場強的勻強電場，Q、N的坐標分別為、。一系列電子以不同的速率從O點沿y軸正方向射入磁場，已知速率為的電子通過磁場和電場后恰好過Q點，忽略電子間的相互影響，則()A．通過Q點的電子軌道半徑為B．通過Q點的電子軌道半徑為C．速率不超過的電子均可進入電場D．速率不超過的電子均可進入電場三、解答題7．如圖甲所示，豎直擋板MN左側(cè)空間有方向豎直向上的勻強電場和垂直紙面向里的水平磁場，電場和磁場的范圍足夠大，電場強度E=40N/C，磁感應強度B隨時間t變化的關系圖像如圖乙所示，選定磁場垂直紙面向里為正方向。t=0時刻，一質(zhì)量m=8×10-4kg、電荷量q=＋2×10-4C的微粒在O點具有豎直向下的速度v=0.12m/s，O′是擋板MN上一點，直線OO′與擋板MN垂直，g取10m/s2求：(1)微粒再次經(jīng)過直線OO′時與O點的距離；(2)微粒在運動過程中離開直線OO′的最大高度(計算結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位)；(3)水平移動擋板，使微粒能垂直射到擋板上，擋板與O點間的距離應滿足的條件。8．示波管中有兩個偏轉(zhuǎn)電極，其中一個電極XX′上可以接入儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫掃描電壓。如圖甲所示，XX′極板長L＝0.2m，板間距d＝0.2m，在金屬板右端豎直邊界MN的右側(cè)有一區(qū)域足夠大的勻強磁場，磁感應強度B＝5×10－3T，方向垂直紙面向里。現(xiàn)將X′板接地，X極板上電勢φ隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。有帶正電的q粒子流以速度v0＝1×105m/s，沿水平中線OO′連續(xù)射入電場中，粒子的比荷為＝1×108C/kg，重力忽