高考物理常见题型：复合场中带电粒子运动定律的实际应用、3个考点及选择题分析
★测试点1：质谱仪
◆经典示例1：（2020年南昌基础考试）下图是质谱仪的工作原理示意图。 带电粒子经加速电场加速后进入速度选择器。 速度选择器内相互正交的均匀磁场和均匀电场的强度分别为B和E。 平板S上设有允许颗粒通过的狭缝P高中物理带电金属，以及记录颗粒位置的薄膜A1和A2。 板 S 下方存在强度为 B0 的均匀磁场。以下哪项陈述是正确的？
A.带电粒子带负电
B. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸张。
C、能通过狭缝P的带电粒子的速度等于E/B
D.粒子撞击薄膜的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小。
【答案】C
【分析】根据带电粒子在均匀磁场中的偏转方向高中物理带电金属，可以利用左手定则判断带电粒子带正电。 选项A是错误的； 速度选择器中的电场方向是水平向右的，带正电粒子所受到的电场力的方向是向右的。 根据平衡条件，带电粒子所受洛伦兹力的方向为水平向左。 根据左手定则，可以判断速度选择器中的磁场方向垂直于纸面。 选项B是错误的； 由qE=qvB，解可通过狭缝P的带电粒子的速度v为v=E/B，选项C正确； 对于均匀磁场中带电粒子的偏转，洛伦兹力提供向心力，
，解为R=mv/qB。 可以看出，粒子撞击薄膜的位置越靠近狭缝P，R越小，粒子的荷质比q/m越大。 选项D是错误的。
★测试点2：回旋加速器
◆典型实例一（2019·成都三模） 改进型回旋加速器如图所示。 宽度可忽略不计的窄缝之间的加速电场很强且恒定。 电场限制在A和C之间，并且与A和C有关。C的两条共线虚线之间没有电场。带电粒子从P0以速度v0沿电场线的方向。 加速后进入D型箱内的均匀磁场，做匀速圆周运动。 关于这种改进型回旋加速器，下列说法正确的是（）
A.加速电场的方向需要周期性改变
B．被加速粒子的最大速度与D形盒子的大小无关
C.带电粒子运动每周加速一次
C[。 ]
【答案】C
【分析】粒子在A、C之间做匀加速运动，并在与A、C共线的两条虚线之间做匀速直线运动。粒子每次运动加速一次，加速电场方向不改变。改变。 选项A不正确。 选项C正确；
粒子的最大速度与D形盒子的半径r成正比。 选项B是错误的； 因为粒子每次运动都会加速一次，根据动能定理：
每次运动带电粒子直径变化Δd=2(r2-r1)=
★测试点3：速度选择器、磁流体发生器和电磁流量计
◆典型例1（2019·浙江金里渠十二校联考） 如图所示，两个垂直放置的平行板之间存在相互垂直的均匀电场E和均匀磁场B。 一束初始速度为 v 的带正电粒子从上方垂直向下注入垂直电场。 不考虑颗粒的重力。 下列说法正确的是（）
A.若v=E/B，粒子作匀加速直线运动
B．如果粒子向左偏转，洛伦兹力做正功
C.如果粒子向右偏转，则粒子的电势能增加
D．如果粒子作直线运动，改变粒子的带电性质，使其带负电，其他条件不变，粒子仍作直线运动。
【答案】D
【分析】若v=E/B，即Eq=qvB，则粒子匀速直线运动，选项A错误； 洛伦兹力对粒子不起作用，选项 B 错误； 如果质点向右偏转，电场力做正功，则质点的电势能减小，选项C错误； 若粒子作直线运动，满足Eq=qvB，改变粒子的带电性质，使其带负电，其他条件不变，粒子所受的电场力方向发生变化，若洛伦兹力也发生变化，粒子仍会沿直线运动。 选项D正确。
◆案例2：磁流体发电是一项新兴技术。 如图所示，平行金属板之间存在强磁场。 一束含有大量正负带电粒子的等离子体束按图中所示方向喷射到磁场中。 图中虚线框部分相当于发电。 机，将两块板连接到电器上，然后（）
A、电器中电流的方向是从B流向AB。 电器中电流的方向是从A流向B。
C.如果仅增加带电粒子的数量，则发电机的电动势增加。 D. 如果仅增加喷射粒子的速度，则发电机的电动势增加。
【答】BD
【分析】首先对等离子体进行动力学分析：一开始根据左手定则判断正离子所受洛伦兹力的方向为向上（正离子所受洛伦兹力的方向为向上）负离子向下），则正离子会聚集在向上的极板上，负离子会聚集在向下的极板上，两块极板之间产生电位差，即金属极板成为电源，而上极板为正极，下极板为负极。 因此，通过用电器的电流方向是从A流向B。选项A不正确，选项B正确； 此后，正离子除了受到向上的洛伦兹力f外，还受到向下的电场力F的作用，最终两种力达到平衡，即等离子体最终会匀速通过。
解为E=Bdv，因此电动势E与速度v和磁场B成正比，与带电粒子的电荷无关。 选项C错误，选项D正确； 因此，选择BD。
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