《高考物理电磁场模型解题技巧》技巧6 巧解带电粒子在组合场中的运动问题（解析版）

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2021 年高考物理电磁场模型解题技巧
6.带电粒子在组合场中的运动问题
1．质谱仪
(1)构造：如下图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU＝ .
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有 qvB= .
1．回旋加速器
(1)构造：如右图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形
盒处于匀强磁场中．
(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场
回旋，由 qvB=，得 Ekm＝ ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度 B和D
形盒半径 r决定，与加速电压无关．
1
技巧 巧读带电粒子在组合场中运动模型问题
1．先磁场后电场模型
常见两种情况：
(1)进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反；
(2)进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直(如图 1、2所示)．
2．先电场后磁场模型
(1)先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动(如图 3、4所示)；
(2)先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动(如图 5所示)．
【例 1】（2019·黄梅国际育才高级中学期中）如图所示，速度选择器中磁感应强度大小为 和电
场强度大小为 ，两者相互垂直．一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器后从狭缝
2
进入另一磁感应强度大小为 的匀强磁场，最后打在平板 的 上，不计粒子重力，则（
）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B．通过狭缝 的带电粒子速度为
C．打在 处的粒子在磁场 中运动的时间都相同
D．带电粒子打在平板 上的位置越靠近 ，粒子的比荷越大
【答案】D
【解析】
A、根据带电粒子在磁感应强度为 的匀强磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电，带电粒子在速度
选择器中受到的电场力方向向上，受到的洛伦兹力方向向下，磁场方向垂直纸面向外，故 A错误；
B、能通过狭缝 P的带电粒子在速度选择器中受到的电场力与洛伦兹力等大反向，由 可
知，带电粒子速度为 ，故 B错误；
C、由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得 ，则 ，可知半径不同粒子的比
荷不同；打在平板 S上的粒子在磁感应强度为 的磁场中都只运动半个周期，周期 ，则
比荷不同，打在 D1、D2上的粒子在磁感应强度为 的磁场中的运动时间不同，故 C错误；
3
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