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2023高考物理二轮总复习 专题微课3-3 带电粒子在组合场中的运动课件PPT
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这是一份2023高考物理二轮总复习 专题微课3-3 带电粒子在组合场中的运动课件PPT，共39页。PPT课件主要包含了答案BC，答案A，基本解题思路，答案AD，答案B，答案C，答案ACD等内容，欢迎下载使用。
防误点：学生分析带电离子在该组合场中的运动时，只考虑了穿越一次分界线的情况，而忽略了多次穿越分界线的可能性，从而造成解题失误。
因“不能画出带电粒子的运动轨迹”而导致高耗低效2．如图所示，L1和L2为平行线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在L2线上，带电粒子从A点以初速度v与L2线成θ＝30°角斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，不计粒子重力，下列说法中不正确的是 ( )A．带电粒子一定带正电B．带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点的速度相同C．若将带电粒子在A点时的初速度变大(方向不变)它仍能经过B点D．若将带电粒子在A点时的初速度方向改为与L2线成60°角斜向上，它就不再经过B点
防误点：学生不能正确地画出带电粒子在两个磁场中的运动轨迹，无法找出运动轨迹中的几何关系，从而不能正确解题。
因“不能迅速找到临界条件”而忍痛放弃3．(2021·全国甲卷)如图，长度均为l的两块挡板竖直相对放置，间距也为l，两挡板上边缘P和M处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从P点处射入磁场，从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，不计重力。
(1)求粒子发射位置到P点的距离；(2)求磁感应强度大小的取值范围；(3)若粒子正好从QN的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离。防误点：学生因不能快速地找出带电粒子在磁场中运动的两个临界条件(分别从Q、N点射出)，导致不能继续解题。
加强点(一) 带电粒子在组合场中的运动[科学思维]1．“磁偏转”和“电偏转”的比较
(1)若平行板电容器的电场强度E＝2×103 N/C，求粒子离开电容器时的竖直位移y1。(2)若改变电场强度E的大小使粒子恰好能垂直挡板HI从挡板正中央的小孔S穿入“V”形槽，求带电粒子出发的位置y0。(3)若在(2)的条件下，粒子经磁场偏转后垂直打到IJ挡板上，求圆心OB到I的距离l。[解题指导](1)带电粒子在平行板电容器间做类平抛运动。(2)粒子恰好垂直穿过挡板HI，可知粒子离开电场时的速度的偏向角为30°，应由几何关系计算粒子出发的位置y0。(3)粒子在圆形磁场中运动时，应考虑其轨迹圆圆心与OB在公共弦的同侧和异侧两种可能。
[答案] (1)0.6 m (2)0.2 m (3)0.8 m或1.1 m
[素养训练]1．(2022·湖北高考)(多选)如图所示，一带电粒子以初速度v0沿x轴正方向从坐标原点O射入，并经过点P(a>0，b>0)。若上述过程仅由方向平行于y轴的匀强电场实现，粒子从O到P运动的时间 为t1，到达P点的动能为Ek1。若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现，粒子从O到P运动的时间为t2，到达P点的动能为Ek2。下列关系式正确的是( )A．t1t2C．Ek1Ek2
2．(2022·浙江温州联考)如图所示，空间有一xOy直角坐标系，其第一象限存在沿y轴正方向的电场强度大小为E＝104 N/C的匀强电场，第四象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.5 T。有一带负电粒子从y轴上的P点(yP＝0.1 m)以某一初速度v0＝2×104 m/s平行于x轴正方向射出，已知带电粒子的质量m＝1×10－15 kg，电荷量q＝2×10－10 C。在x轴下方有一平行于y轴的挡板MN(足够长)，M点处于x轴上，其横坐标值为xM＝0.4 m，不计带电粒子的重力及电场和磁场的边界效应。求：(1)带电粒子第一次经过x轴的横坐标值x1；(2)带电粒子从P点出发到返回y轴所需的时间t总；
(3)若第一象限的电场强度大小E受控于带电粒子从P点发射的初速度v0′，即始终有E＝Bv0′(磁感应强度大小B不变)，要使带电粒子能击中挡板左侧，求粒子发射初速度v0′的范围。
加强点(二) 带电粒子在组合场中的应用[科学思维]质谱仪和回旋加速器的比较
3．如图所示为某一质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。静电分析器通道中心线半径为R，通道内有均匀辐射电场，在中心线上的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零，重力不计)，经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器。下列说法中正确的是( )
4．(2022·广州调研)(多选)回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生质量为m、电荷量为＋q的粒子，在加速电压为U的加速电场中被加速，所加磁场的磁感应强度、加速电场的频率可调，磁场的磁感应强度最大值为Bm，加速电场频率的最大值为fm。则下列说法正确的是 ( )
“微课精练”见“微课精练（十三）” (单击进入电子文档)
防误点：学生分析带电离子在该组合场中的运动时，只考虑了穿越一次分界线的情况，而忽略了多次穿越分界线的可能性，从而造成解题失误。
因“不能画出带电粒子的运动轨迹”而导致高耗低效2．如图所示，L1和L2为平行线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在L2线上，带电粒子从A点以初速度v与L2线成θ＝30°角斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，不计粒子重力，下列说法中不正确的是 ( )A．带电粒子一定带正电B．带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点的速度相同C．若将带电粒子在A点时的初速度变大(方向不变)它仍能经过B点D．若将带电粒子在A点时的初速度方向改为与L2线成60°角斜向上，它就不再经过B点
防误点：学生不能正确地画出带电粒子在两个磁场中的运动轨迹，无法找出运动轨迹中的几何关系，从而不能正确解题。
因“不能迅速找到临界条件”而忍痛放弃3．(2021·全国甲卷)如图，长度均为l的两块挡板竖直相对放置，间距也为l，两挡板上边缘P和M处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从P点处射入磁场，从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，不计重力。
(1)求粒子发射位置到P点的距离；(2)求磁感应强度大小的取值范围；(3)若粒子正好从QN的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离。防误点：学生因不能快速地找出带电粒子在磁场中运动的两个临界条件(分别从Q、N点射出)，导致不能继续解题。
加强点(一) 带电粒子在组合场中的运动[科学思维]1．“磁偏转”和“电偏转”的比较
(1)若平行板电容器的电场强度E＝2×103 N/C，求粒子离开电容器时的竖直位移y1。(2)若改变电场强度E的大小使粒子恰好能垂直挡板HI从挡板正中央的小孔S穿入“V”形槽，求带电粒子出发的位置y0。(3)若在(2)的条件下，粒子经磁场偏转后垂直打到IJ挡板上，求圆心OB到I的距离l。[解题指导](1)带电粒子在平行板电容器间做类平抛运动。(2)粒子恰好垂直穿过挡板HI，可知粒子离开电场时的速度的偏向角为30°，应由几何关系计算粒子出发的位置y0。(3)粒子在圆形磁场中运动时，应考虑其轨迹圆圆心与OB在公共弦的同侧和异侧两种可能。
[答案] (1)0.6 m (2)0.2 m (3)0.8 m或1.1 m
[素养训练]1．(2022·湖北高考)(多选)如图所示，一带电粒子以初速度v0沿x轴正方向从坐标原点O射入，并经过点P(a>0，b>0)。若上述过程仅由方向平行于y轴的匀强电场实现，粒子从O到P运动的时间 为t1，到达P点的动能为Ek1。若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现，粒子从O到P运动的时间为t2，到达P点的动能为Ek2。下列关系式正确的是( )A．t1
2．(2022·浙江温州联考)如图所示，空间有一xOy直角坐标系，其第一象限存在沿y轴正方向的电场强度大小为E＝104 N/C的匀强电场，第四象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.5 T。有一带负电粒子从y轴上的P点(yP＝0.1 m)以某一初速度v0＝2×104 m/s平行于x轴正方向射出，已知带电粒子的质量m＝1×10－15 kg，电荷量q＝2×10－10 C。在x轴下方有一平行于y轴的挡板MN(足够长)，M点处于x轴上，其横坐标值为xM＝0.4 m，不计带电粒子的重力及电场和磁场的边界效应。求：(1)带电粒子第一次经过x轴的横坐标值x1；(2)带电粒子从P点出发到返回y轴所需的时间t总；
(3)若第一象限的电场强度大小E受控于带电粒子从P点发射的初速度v0′，即始终有E＝Bv0′(磁感应强度大小B不变)，要使带电粒子能击中挡板左侧，求粒子发射初速度v0′的范围。
加强点(二) 带电粒子在组合场中的应用[科学思维]质谱仪和回旋加速器的比较
3．如图所示为某一质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。静电分析器通道中心线半径为R，通道内有均匀辐射电场，在中心线上的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零，重力不计)，经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器。下列说法中正确的是( )
4．(2022·广州调研)(多选)回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生质量为m、电荷量为＋q的粒子，在加速电压为U的加速电场中被加速，所加磁场的磁感应强度、加速电场的频率可调，磁场的磁感应强度最大值为Bm，加速电场频率的最大值为fm。则下列说法正确的是 ( )
“微课精练”见“微课精练（十三）” (单击进入电子文档)
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