备战2025年高考物理(浙江专用)押浙江卷计算大题18带电粒子在电场磁场中的运动(学生版+解析)

押浙江卷计算大题18 带电粒子在电场磁场中的运动 猜押题型 考情分析 命题思路 16大题 一般作为计算题的第四题，难度大，从历年浙江物理选考真题卷来看，带电粒子在电场磁场中运动的计算大题考查频率较高，在每一次选考中都会出现。 情境创设新颖且复杂：命题常创设丰富多样、紧密联系实际或前沿科技的物理情境。比如以质谱仪、回旋加速器等仪器设备为背景，考查带电粒子在其中的运动过程；或是模拟带电粒子在星际空间中受天体磁场影响的运动等。 知识综合程度极高：这类计算大题绝非单一知识点的考查，而是将电场力、洛伦兹力的性质与计算，带电粒子在电场中的加速、偏转（类平抛运动），在磁场中的匀速圆周运动，以及牛顿第二定律、动能定理、能量守恒定律等知识深度融合。在分析粒子运动时，既要依据电场磁场特性确定粒子受力，又要结合运动学知识判断运动状态变化，还要从能量角度分析能量转化情况。 数学能力要求严苛：为精准求解此类问题，学生需熟练运用各类数学工具。常涉及到平面几何知识，用于确定带电粒子在磁场中圆周运动的圆心、半径、轨迹与几何边界的关系 整体而言，浙江物理选考中带电粒子在电场磁场中运动的计算大题难度呈稳步上升态势。近年来，题目所设置的物理过程愈发错综复杂，多场叠加、多阶段运动频繁出现，对学生分析和拆解复杂问题的能力提出了更高要求。例如在 2024 年部分真题中，带电粒子不仅要在多个不同方向、强度的电场和磁场中依次运动，运动过程中还可能伴随粒子的分裂、电荷的增减等特殊情况，每个阶段衔接紧密，学生需细致分析每个状态变化原因与遵循的物理规律，这无疑大幅增加了题目的难度。不过，命题在难度提升的同时，也注重合理设置梯度，一般前 1 - 2 问较为基础，考查基本概念和简单应用，如判断粒子在电场或磁场中的受力方向、计算粒子在单一电场中的加速度等；后几问则逐步深入，考查学生对知识的深度理解与综合运用，如分析粒子在复杂复合场中的运动轨迹与能量转化，进而有效区分不同能力层次的学生 常考考点：电场力、洛伦兹力，圆周运动、带电粒子在电磁场中的运动…… 1．离子注入机的原理图如图甲所示，由发射源、加速电场、速度选择器、偏转注入磁场、中性粒子回收器组成。均匀分布的混合粒子束离开发射源后，带电粒子在加速电场中加速，后以相同速度通过速度选择器，再进入偏转磁场，最终打在待掺杂半导体上；中性粒子始终沿原方向运动，被回收器回收。已知所有带电粒子均带正电，带电荷量为、质量为，速度选择器两极板间的电压可调，板间距为，极板长度为，极板间磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，加速电场的加速电压为，待掺杂半导体的长度为。当时，恰好没有带电粒子进入偏转磁场。不考虑粒子重力和粒子间的相互作用。 (1)求粒子离开发射源时的速度大小。此时要使所有粒子均能通过速度选择器，求的值。 (2)在时，若加速电场的加速电压在内周期性均匀变化，其中且，求不能进入偏转磁场的带电粒子占总带电粒子数目比例的最大值（可认为带电粒子进入速度选择器后所受合力不变）。 (3)若保持不变，随时间线性变化的规律如图乙所示（可认为带电粒子进入速度选择器后所受合力不变），周期为，偏转磁场的区域足够大。 ①要求所有进入偏转磁场的带电粒子全部打在半导体上，求偏转磁场的磁感应强度大小的取值范围。 ②已知发射源时间发射总粒子数为，中性粒子回收器时间回收粒子数目为，在取最大值的情况下，求1个周期内待掺杂半导体接收粒子的平均密度（总接收粒子数÷总接收长度）。 2．利用电场、磁场可以控制离子的运动路径。如图所示，空间直角坐标系中，轴正方向水平向右、轴正方向竖直向上、轴正方向垂直平面向外，离子源位于坐标原点，在平面内沿与轴成角方 ... ...