人教题型专练三　带电粒子在复合场中的运动（解析版）—2023年高考物理【热点·重点·难点】专练（全国通用）.docx

题型专练三 带电粒子在复合场中的运动
这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是重力场、电场、磁场等内容结合起来考查，同时结合现代科技中的一些仪器设备进行考查，例如速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等。考查时注重物理思维与物理能力的考核.
例题1. （多选）EH电磁流量计的外形如图1所示，工作原理如图2所示：直径为d的圆柱形管道的上、下方装有励磁线圈，通电后在管内产生竖直方向的匀强磁场；当含有大量离子的液体沿管道以恒定速度通过流量计时，在水平直径两端的a、b电极之间就会产生电势差Uab，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两电极的电势高低与磁场的方向有关
B．a、b两电极的电势高低与离子的种类有关
C．电势差Uab的大小与液体流速大小有关
D．电势差Uab的大小与液体中离子的浓度有关
【答案】AC
【解析】AB．由左手定则可以判断出a、b两电极的电势高低与磁场的方向有关，与离子的种类没有关系，故A正确，B错误；
CD．当达到稳定状态时，有
可得
由此可知，电势差Uab的大小与液体流速有关，与离子的浓度没有关系，故C正确，D错误。
故选AC。
例题2. 速度选择器如图（a）所示，载流子为电子的霍尔元件如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中，电子以速度大小从Q端射入，可沿直线运动从P点射出
B．图（a）中，电子以速度大小从P端射入，电子向下偏转，轨迹为抛物线
C．图（b）中，仅增大电流I，其他条件不变，将增大
D．图（b）中，稳定时元件左侧的电势高于右侧的电势
【答案】C
【解析】A．当电子从Q→P时，所受电场力向上，洛伦兹力向上，合力不会为零，电子不能做直线运动，A错误；
B．电子以速度大小
从P端射入，则
电子向下偏转，所受合力为变力，轨迹不可能为抛物线，B错误；
C．图（b）中，由
可得
仅增大电流I，其他条件不变，将增大，C正确；
D．根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力向左，所以左侧电势低，右侧电势高，D错误。
故选C。
带电粒子（体）在复合场中的运动
1．受力分析，关注几场叠加：(1)磁场、重力场并存，受重力和洛伦兹力；(2)电场、磁场并存(不计重力的微观粒子)，受电场力和洛伦兹力；(3)电场、磁场、重力场并存，受电场力、洛伦兹力和重力．
2．运动分析，典型运动模型构建：带电体受力平衡，做匀速直线运动；带电体受力恒定，做匀变速直线运动；带电体受力大小恒定且方向指向圆心，做匀速圆周运动，带电体受力方向变化复杂，做曲线运动等．
3．选用规律，两种观点解题：(1)带电体做匀速直线运动，则用平衡条件求解(即二力或三力平衡)；(2)带电体做匀速圆周运动，应用向心力公式或匀速圆周运动的规律求解；(3)带电体做匀变速直线或曲线运动，应用牛顿运动定律和运动学公式求解；(4)带电体做复杂的曲线运动，应用能量守恒定律或动能定理求解．
（建议用时：90分钟）
一、单选题
1．速度选择器装置如图所示，粒子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿做匀速直线运动。所有粒子均不考虑重力的影响，下列说法正确的是（　　）
A．粒子（）以速度自点沿中轴线从右边射入也能做匀速直线运动
B．电子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动
C．氘核（）以速度自O点沿中轴线射入，动能将减小
D．氚核（）以速度2自O点沿中轴线射入，动能将增大
【答案】B
【解析】粒子（）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，将受到向上的洛伦兹力和向下的电场力，满足
解得
即粒子的速度满足速度选择器的条件；
A．粒子（）以速度自点沿中轴线从右边射入时，受到电场力向下，洛伦兹力也向下，故会向下偏转不会做匀速直线运动，A错误；
B．电子（）以速度自O点沿中轴线射入，受到电场力向上，洛伦兹力向下，依然满足电场力等于洛伦兹力，而做匀速直线运动，即速度选择器不选择电性而只选择速度，B正确；
C．氘核（）以速度自O点沿中轴线射入，洛伦兹力小于电场力，粒子向下偏转，电场力做正功，动能将增大，C错误；
D．氚核（）以速度2自O点沿中轴线射入，洛伦兹力大于电场力，粒子向上偏转，电场力做负功，动能将减小，D错误。
故选B。
2．质谱仪是研究同位素的重要工具，重庆一中学生在学****了质谱仪原理后，运用所学知识设计了一个质谱仪，其构造原理如图所示。粒子源O可产生a、b两种电荷量相同、质量不同的粒子（初速度可视为0），经电场加速后从板AB边缘沿平行于板间方向射入，两平行板AB与CD间存在方向垂直纸面向外的