《高考物理新编大一轮总复习》第九章 第三节 带电粒子在复合场中的运动

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第三节　带电粒子在复合场中的运动　
一、带电粒子在复合场、组合场中的运动
1．复合场与组合场
(1)复合场：__电场__、__磁场__、重力场在同一区域共存，或其中两场在同一区域共
存。
(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重复，或在同一区域，电场、磁场
分时间段交替出现。
2．带电体在复合场中运动的几种情况
运动形式 受力特点
静止或匀速
直线运动 带电粒子在复合场中所受合力为__零__
匀速圆周运动 带电粒子所受重力与电场力大小__相等__，方向__相反__，洛伦
兹力提供向心力
其他变加速
曲线运动
带电粒子所受合力的大小和方向均变化，且与初速度不在一条直
线上
二、带电粒子在复合场中运动的应用实例
装置 原理图 规律
质谱
仪
粒子由静止被加速电场加速 qU＝　mv2
，在磁场中做匀速圆周运动 qvB＝　m
，则比荷＝　　
回旋
加速
器　
交流电的周期和粒子做圆周运动的周期
__相等__，粒子在圆周运动过程中每次
经过 D形盒缝隙都会被加速。由 qvB＝
得Ekm＝　　
速度
选择
器　
若qv0B＝Eq，即 v0＝，粒子做__匀速
直线__运动
磁流
体发
电机
等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两
极板带正、负电荷，两极电压为 U时
稳定，q＝qv0B，U＝__v0Bd__
1
电磁
流量
计
q＝qvB，所以 v＝，所以 Q＝vS＝　　
霍尔
元件
当磁场方向与电流方向垂直时，导体在
与磁场、电流方向都垂直的方向上出现
__电势差__
[自我诊断]
判断下列说法的正误。
(1)带电粒子在复合场中的运动一定要考虑重力。(×)
(2)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态。(×)
(3)带电粒子在复合场中不可能做匀速圆周运动。(×)
(4)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径不同。(√)
(5)粒子在回旋加速器中做圆周运动的半径、周期都随粒子速度的增大而增大。(×)
(6)在速度选择器中做匀速直线运动的粒子的比荷可能不同。(√)
考点一　带电粒子在组合场中的运动
1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，电场、磁场交替出现。
2．分析思路
(1)划分过程：将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规
律处理。
(2)找关键点：确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关
键。
(3)画运动轨迹：根据受力分析和运动分析，大致画出粒子的运动轨迹图，有利于形象、
直观地解决问题。
3．组合场中的两种典型偏转
2
角度 1　先电场后磁场
[例1]　(2018·全国卷Ⅰ)如图，在 y＞0的区域存在方向沿 y轴负方向的匀强电场，场强
大小为 E；在 y＜0的区域存在方向垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场。一个氕核 H和一个氘
核H先后从 y轴上 y＝h点以相同的动能射出，速度方向沿 x轴正方向。已知 H进入磁场时，
速度方向与 x轴正方向的夹角为 60°，并从坐标原点 O处第一次射出磁场。H的质量为 m、
电荷量为 q，不计重力。求
(1)H 第一次进入磁场的位置到原点 O的距离；
(2)磁场的磁感应强度大小；
(3)H 第一次离开磁场的位置到原点 O的距离。
[审题指导]　(1)根据氕核 H进入磁场时速度方向与 x轴正方向的夹角为 60°，利用速度
的分解和类平抛运动规律得出氕核 H第一次进入磁场的位置到原点 O的距离。(2)画出氕核
H在匀强磁场中的运动轨迹，利用几何关系得出氕核 H在匀强磁场中运动的轨迹半径，运
用洛伦兹力提供向心力列方程得出磁场的磁感应强度大小。(3)可画出氘核 H在匀强磁场中
的运动轨迹，运用洛伦兹力提供向心力列方程得出氘核 H在匀强磁场中运动的轨迹半径，
利用几何关系得出氘核 H第一次离开磁场时的位置到原点 O的距离。
3
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