高考物理第一轮考点总复习.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,磁场,带电粒子在复合场中运动,第九章,1,第1页,带电粒子在复合场中运动,(1),这里所说复合场是指电场、磁场、重力场并存.或其中某两种场并存场，带电粒子在这些复合场中运动时.必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力作用或其中某两种力作用.所以对粒子运动形式分析就显得极为主要.,(2),当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，粒子将做,或,.,匀速直线运动,静止,2,第2页,(3),当带电粒子所受合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做,运动.,(4),当带电粒子所受合外力充当向心力时.粒子将做,运动.,(5),当带电粒子所受合外力大小、方向均不停改变时，则粒子将做,运动，这类问题普通只能用能量关系处理.,变速直线,匀速圆周,变加速,3,第3页,在竖直向下匀强电场和水平方向匀强磁场垂直相交区域里，一带电粒子从,a,点由静止开始沿曲线,ab,运动到,c,点时，速度又变为零，,b,点是运动中能够抵达最高点，如图9-4-1所表示.,图9-4-1,带电粒子在电场和磁场中运动,4,第4页,若不计重力，以下说法中错误是(),A.粒子必定带负电，磁场方向垂直于纸面向里,B.,a,、,c,点处于同一条水平线上,C.粒子经过,b,点时速率最大,D.粒子抵达,c,点后将沿原路径返回到,a,点,5,第5页,粒子从,a,点由静止运动到,b,点，说明它受到电场力向上，说明粒子带负电，磁场方向垂直向里，A正确.洛伦兹力不做功，粒子抵达,c,时，电势能应与在,a,时相等，所以,a,、,c,处于同一水平线上，B正确.粒子在,b,点时，电场力做功最大，所以速度也最大，故C正确.粒子抵达,c,点后，会再重复原来运动形式，但不会原路返回，故D错误.本题正确答案是D.,电场力对粒子做功，洛伦兹力对粒子不做功.,6,第6页,变式训练1：,如图9-4-2所表示，在,xOy,坐标系所在空间中，可能存在匀强电场或匀强磁场，也可能二者都存在或都不存在.但假如二者都存在，已知磁场平行于,xy,平面.现有一质量为,m,带正电荷,q,点电荷沿,z,轴正方向射入此空间中，发觉它做速度为,v,0,匀速直线运动.,7,第7页,若不计重力，试写出电场和磁场分布有哪几个可能性.要求对每一个可能性都要说出其中电场强度、磁感应强度方向和大小，以及它们之间可能存在关系.不要求推导或说明理由.,图9-4-2,8,第8页,解析：,粒子从,a,点由静止运动到,b,点，说明它受到电场力向上，说明粒子带负电，磁场方向垂直向里，A正确洛伦兹力不做功，粒子抵达,c,时，电势能应与在,a,时相等，所以,a、c,处于同一水平线上，B正确粒子在,b,点时，电场力做功最大，所以速度也最大，故C正确粒子抵达c点后，会再重复原来运动形式，但不会原路返回，故D错误本题正确答案是,D,.,9,第9页,带电微粒在电场力、洛伦兹力和重力作用下运动,如图9-4-3所表示，在与水平面成30角斜向下匀强电场,E,和沿水平方向垂直纸面向里匀强磁场,B,空间中，有一个质量为,m,带电体竖直向下做匀速直线运动，则此带电体带,电，电荷量为,，运动速度为,.,图9-4-3,10,第10页,粒子向下做匀速直线运动，说明粒子所受电场力、洛伦兹力、重力三力平衡，洛伦兹力向左，带负电，,qE,sin30=,mg,，所以,q,=，,由=,tan,30,得=,.,粒子在重力场、电场和磁场中做直线运动，且运动方向垂直于磁场方向，那么一定做是匀速直线运动.,11,第11页,变式训练2：,如图9-4-4所表示，某空间存在正交匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由,a,点进入电磁场并刚好能沿,ab,直线向上运动，以下说法正确是(),图9-4-4,A.微粒一定带正电,B.微粒动能一定减小,C.微粒电势能一定增加,D.微粒机械能一定增加,12,第12页,解析：,带电微粒做直线运动，假如粒子带正电，它受合外力不为零，粒子速度大小会改变，造成洛伦兹力改变，粒子不能继续做直线运动，所以粒子带负电，受平衡力作用，做匀速直线运动，A、B错误；微粒带负电，则电势能是降低，C错；微粒动能不变，重力势能增加，所以机械能增加，,D正确,13,第13页,带电粒子先后在两个磁场中运动,如图9-4-5所表示，在坐标系,xOy,平面第象限内存在垂直纸面向外匀强磁场,B,1,，在第象限内存在垂直纸面向里另一个匀强磁场,B,2,，在,x,轴上有一点,Q,(23,a,0)、在,y,轴上有一点,P,(0,a,).现有一质量为m，电荷量为+,q,带电粒子(不计重力)，从,P,点处垂直,y,轴以速度,v,0,射入匀强磁场,B,1,中，并以与,x,轴正方向成60角方向进入,x,轴下方匀强磁场,B,2,中，在,B,2,中偏转后刚好打在,Q,点.,14,第14页,求：,(1),匀强磁场磁感应强度,B,1,、,B,2,大小；,(2),粒子从,P,点运动到,Q,点所用时间.,图9-4-5,15,第15页,(1),带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨迹如图所表示.,16,第16页,设粒子在匀强磁场,B,1,中偏转半径,r,1,则,r,1,=,r,1,cos60+,a,即,r,1,=2a,由,B,1,qv,0,=,m,得,B,1,=,设粒子在匀强磁场,B,2,中偏转半径,r,2,2,r,2,sin60=2,a,-,r,1,sin60,r,2,=a,由,B,2,qv,0,=,m,得,B,2,=,(2),t=t,1,+,t,2,=,T,1,+,T,2,=,带电粒子先后在两个磁场中运动，确定粒子轨道半径和圆心，是解题关键.注意粒子在两磁场区交界处，轨道是相切.,17,第17页,变式训练3：,如图9-4-6所表示，在,y,0空间中存在匀强电场，场强沿,y,轴负方向；在,y,0空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直,xy,平面(纸面)向外.一电荷量为,q,、质量为,m,带正电运动粒子，经过,y,轴上,y=h,处点,P,1,时速率为,v,0,，方向沿,x,轴正方向；然后，经过,x,轴上,x,2,h,处,P,2,点进入磁场，并经过,y,轴上,y,-2,h,处,P,3,点.不计重力.,18,第18页,求:,(1),电场强度大小.,(2),粒子抵达,P,2,时速度,大小和方向.,(3),磁感应强度大小.,图9-4-6,19,第19页,带电质点有轨道约束情况下运动,如图9-4-7所表示，足够长绝缘光滑斜面与水平面间夹角为,(sin,=0.6)，放在水平方向匀强磁场和匀强电场中，电场强度,E,=50V/m，方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外.一个带电量,q,=+4.010,-2,C，质量m=0.40kg光滑小球，以初速度,v,0,=20m/s从斜面底端冲上斜面，经过3s离开斜面，求磁场磁感应强度.(取g=10m/s,2,),20,第20页,图9-4-7,21,第21页,因为小球受到磁场力必定与它运动速度方向垂直，由一开始小球在斜面上运动而3秒后离开斜面，则能够判定小球初始时受磁场力方向为垂直于斜面向下，当然，也能够由左手定则直接判断，也就是说，题中假如不给出小球带电荷类型，也能够判断出来.小球沿斜面向下加速度由电场力和重力唯一决定，做匀变速直线运动，,22,第22页,即,mgsin,+,Eqcos,=,ma,，解得,a,=10m/s,2,又由,v,3,=,v,0,+,at,经过3秒小球速度为,v,3,=20m/s-103m/s=-10m/s,方向为沿斜面向下，这时，小球受磁场力为沿与斜面垂直方向向上，大小为,F,1,=,qv,3,B,，小球刚好离开斜面意味着此时小球刚好受斜面弹力为0.,23,第23页,于是由沿斜面垂直方向上受力平衡，不难得出,Bqv,3,+,Eqsin,=,mgcos,，解得,B,=5T.,注意离开斜面问题.本题因为斜面光滑，因而物体速度不受洛伦兹力影响.,24,第24页,变式训练4：,如图948所表示，套在很长绝缘直棒上小球，其质量为,m,，带电量是+,q,，小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在相互垂直，且沿水平方向匀强电场和匀强磁场中，电场强度是,E,，磁感应强度是,B,，小球与棒动摩擦因数为,，求小球由静止沿棒下落最大加速度和最大速度(设小球带电量不变),图948,25,第25页,解析：,这类问题属于包括加速度力学问题，必定得用牛顿第二定律处理，小球受力情况如图所表示,因为,N,=,Eq,+,Bqv,，所以,F,合,=,mg-N=mg-(Eq+Bqv),可见伴随,v,增大，,F,合,减小，由牛顿第二定律知，小球做加速度越来越小加速运动直到最终做匀速运动,26,第26页,27,第27页,当代五项电磁技术应用,一、速度选择器,9-4-9,28,第28页,1.,原理,如图9-4-9所表示，因为所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不一样正粒子组成粒子束射入相互正交匀强电场和匀强磁场所组成场区中，已知电场强度大小为,E,，方向向下，磁感应强度大小为,B,，方向垂直纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏转(重力不计)，必须满足平衡条件：,qBv,=,qE,，故 ，这么就把满足,粒子从速度选择器中选择出来了.,29,第29页,2.,特点,(1),速度选择器只是选择速度(大小、方向)而不选择粒子质量和电量，若从右侧入射则不能穿出场区.,(2),速度选择器,B、E、v,三个物理量大小、方向相互约束，以确保粒子受到电场力和洛伦兹力等大、反向.如图中只改变磁场,B,方向，粒子将向下偏转.,30,第30页,(3),当,v,时，则,qBv,qE,，粒子向上偏转;,当,v,时，则,qBv,qE,，粒子向下偏转.,31,第31页,二、质谱仪,质谱仪是一个测量带电粒子质量和分离同位素仪器.如图9-4-10所表示，离子源,S,产生质量为,m,，带电量为,q,正离子(所受重力不计).,图9-4-10,32,第32页,离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为,U,电场加速后进入磁感应强度为B匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期抵达摄影底片,P,上，测得它在,P,上位置到入口处距离为,L,，,则：,qU,=,mv,2,-0,qBv,=,L,=2,r,联立求解得：,m,=,qB,2,L,2,/8,U,.,所以，只要知道,q、B、L,与,U,，就能够计算出带电粒子质量,m,，又因,m,与,L,2,成正比，不一样质量同位素可从离入口不一样处罚离出来，故质谱仪又是分离同位素主要仪器.,33,第33页,三、盘旋加速器,如图9-4-11所表示，盘旋加速器关键部分是两个D形金属盒，两盒之间留下一条窄缝，在中心附近放有粒子源，D形盒在真空容器中，整个装置放在大磁铁产生匀强磁场中，并把两个D形盒分别接在高频电源两极上，,图9-4-11,34,第34页,其工作原理是：,1.,电场加速：,qU,=,E,k,2.,磁场约束偏转：,qBv,=,r,=,v,3.,加速条件：高频电源周期与带电粒子在D形盒中运动周期相同，即,T,电场,=,T,盘旋,=2,m,/,qB,.,35,第35页,四、磁流体发电机,如图9-4-12所表示是磁流体发电机，其原理：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到,A,、,B,板上，产生电势差，设,A,、,B,平行金属板面积为,S,，相距为,l,，喷入气体速度为,v,，板间磁场磁感应强度为,B,，板外电阻为,R,，当等离子气体匀速经过,A,、,B,板间时，,A,、,B,板上聚集电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势，此时离子受力平衡：,E,场,q,=,Bqv,，即,E,场,=,Bv,故电源电动势：,E,=,E,场,l,=,Blv,36,第36页,图9-4-12,37,第37页,五、电磁流量计,电磁流量计原理可解释为：如图9-4-13所表示，一圆形导管直径为,d,，用非磁材料制成，其中能够导电液体向左流动，导电流体中自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，,a,、,b,间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，,a、b,间电势差就保持稳定.,38,第38页,由,Bqv,=,Eq,=,q,，可得,v,=,流量:,Q,=,Sv,=,图9-4-13,39,第39页,