高考物理常見題型：復合場中帶電粒子運動定律的實際應用、3個考點及選擇題分析
★測試點1：質譜儀
◆經典示例1：（2020年南昌基礎考試）下圖是質譜儀的工作原理示意圖。 帶電粒子經加速電場加速后進入速度選擇器。 速度選擇器內相互正交的均勻磁場和均勻電場的強度分別為B和E。 平板S上設有允許顆粒通過的狹縫P高中物理帶電金屬，以及記錄顆粒位置的薄膜A1和A2。 板 S 下方存在強度為 B0 的均勻磁場。以下哪項陳述是正確的？
A.帶電粒子帶負電
B. 速度選擇器中的磁場方向垂直于紙張。
C、能通過狹縫P的帶電粒子的速度等于E/B
D.粒子撞擊薄膜的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質比越小。
【答案】C
【分析】根據帶電粒子在均勻磁場中的偏轉方向高中物理帶電金屬，可以利用左手定則判斷帶電粒子帶正電。 選項A是錯誤的； 速度選擇器中的電場方向是水平向右的，帶正電粒子所受到的電場力的方向是向右的。 根據平衡條件，帶電粒子所受洛倫茲力的方向為水平向左。 根據左手定則，可以判斷速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面。 選項B是錯誤的； 由qE=qvB，解可通過狹縫P的帶電粒子的速度v為v=E/B，選項C正確； 對于均勻磁場中帶電粒子的偏轉，洛倫茲力提供向心力，
，解為R=mv/qB。 可以看出，粒子撞擊薄膜的位置越靠近狹縫P，R越小，粒子的荷質比q/m越大。 選項D是錯誤的。
★測試點2：回旋加速器
◆典型實例一（2019·成都三模） 改進型回旋加速器如圖所示。 寬度可忽略不計的窄縫之間的加速電場很強且恒定。 電場限制在A和C之間，并且與A和C有關。C的兩條共線虛線之間沒有電場。帶電粒子從P0以速度v0沿電場線的方向。 加速后進入D型箱內的均勻磁場，做勻速圓周運動。 關于這種改進型回旋加速器，下列說法正確的是（）
A.加速電場的方向需要周期性改變
B．被加速粒子的最大速度與D形盒子的大小無關
C.帶電粒子運動每周加速一次
C[。 ]
【答案】C
【分析】粒子在A、C之間做勻加速運動，并在與A、C共線的兩條虛線之間做勻速直線運動。粒子每次運動加速一次，加速電場方向不改變。改變。 選項A不正確。 選項C正確；
粒子的最大速度與D形盒子的半徑r成正比。 選項B是錯誤的； 因為粒子每次運動都會加速一次，根據動能定理：
每次運動帶電粒子直徑變化Δd=2(r2-r1)=
★測試點3：速度選擇器、磁流體發生器和電磁流量計
◆典型例1（2019·浙江金里渠十二校聯考） 如圖所示，兩個垂直放置的平行板之間存在相互垂直的均勻電場E和均勻磁場B。 一束初始速度為 v 的帶正電粒子從上方垂直向下注入垂直電場。 不考慮顆粒的重力。 下列說法正確的是（）
A.若v=E/B，粒子作勻加速直線運動
B．如果粒子向左偏轉，洛倫茲力做正功
C.如果粒子向右偏轉，則粒子的電勢能增加
D．如果粒子作直線運動，改變粒子的帶電性質，使其帶負電，其他條件不變，粒子仍作直線運動。
【答案】D
【分析】若v=E/B，即Eq=qvB，則粒子勻速直線運動，選項A錯誤； 洛倫茲力對粒子不起作用，選項 B 錯誤； 如果質點向右偏轉，電場力做正功，則質點的電勢能減小，選項C錯誤； 若粒子作直線運動，滿足Eq=qvB，改變粒子的帶電性質，使其帶負電，其他條件不變，粒子所受的電場力方向發生變化，若洛倫茲力也發生變化，粒子仍會沿直線運動。 選項D正確。
◆案例2：磁流體發電是一項新興技術。 如圖所示，平行金屬板之間存在強磁場。 一束含有大量正負帶電粒子的等離子體束按圖中所示方向噴射到磁場中。 圖中虛線框部分相當于發電。 機，將兩塊板連接到電器上，然后（）
A、電器中電流的方向是從B流向AB。 電器中電流的方向是從A流向B。
C.如果僅增加帶電粒子的數量，則發電機的電動勢增加。 D. 如果僅增加噴射粒子的速度，則發電機的電動勢增加。
【答】BD
【分析】首先對等離子體進行動力學分析：一開始根據左手定則判斷正離子所受洛倫茲力的方向為向上（正離子所受洛倫茲力的方向為向上）負離子向下），則正離子會聚集在向上的極板上，負離子會聚集在向下的極板上，兩塊極板之間產生電位差，即金屬極板成為電源，而上極板為正極，下極板為負極。 因此，通過用電器的電流方向是從A流向B。選項A不正確，選項B正確； 此后，正離子除了受到向上的洛倫茲力f外，還受到向下的電場力F的作用，最終兩種力達到平衡，即等離子體最終會勻速通過。
解為E=Bdv，因此電動勢E與速度v和磁場B成正比，與帶電粒子的電荷無關。 選項C錯誤，選項D正確； 因此，選擇BD。
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