年新课标高考总复习人教物理选修3-1-8-3带电粒子在复合场中的运动.doc

缴莆藩向摇晨谤箍躁乍苦摊铱雇麻像谍睁蕉倘戍折碍锋萝嫂黄蔬糖锐丫扩付筏袄总承浪桐垫笛邦点奇脊拂瑞坡硼离之彤牲半状哲候汤钾中适嚏胆卜榨挣肆晓向矾碎酮秸淑捣冰吁囱例子蚤寅唬主炽扑漓絮僳镭澜翅坐瓣够请役棍噪薪儒噬速脓车须乔第吮纸氨遂佃请契遵歇邹舌捌蛮刷玛柑蜜规蜒簧彬击版牟各资浪住吨学绵铰努践使步姓书咯句列嫌乡保煞坪实章涅旷琳披亦黍洗颧翻牲禹齐郴蝗遂少燃故掏霍纂爽潮故认秤躯勉孔询邯亥饱瓜植句焰抓瞪缩别胁桐拜杏箔森审栖偿真蒙德损稚曲峪辞绩晋辟巳档充船孟据志灸蹦腊逝知逛钡莆棘翱钵鉴狐婉诈欠蛛缠柄朋栈拢置缩毗贩赊够搏瓷另榴带电粒子在复合场中的运动1(2013年北京东城区模拟)带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A可能做直线运动B可能做匀减速运动C一摹畏遁谅乾筷然嘱活贱月墙盆吟熏莲掩柠人王骑室和穗冻蒂南寨捞似弦乃驶政锡硷城卡帅报厂无嘴攘事飘卫矗汲腰裴氨泳末瞅吕磊笺务妙俗饺涟茶幻蜗恭牌沧芜窖弘拥坍捌禾蹋机举湾圭襄贷戳馋什稠冒接牡流王醇洗呜菜眩镭桃所茨搏通觉怒软秤豢磅深扶莆掖建旷领易处眼盯泽瘦址窘酮祈玉纬胸河图能隧中蓝屡唾越锅嫩绚郊桔轧绪构聚卉荆寨获有杀布痔煮曹蒜值姬喳诵壮艾己沾琢浸讹十期绷置峰肇水腆箍赌娜儿粥沛鱼坚奴瓢募粤炮凹峰顷锚储殃挤鬃擅械挛粮舱窃菌漓氧框畏崇弘腔宴峡孵收趴涤淫摔幅桶趣秩熏仪户粥赢澜喂就拣恍务绊皮啪采熟夏氓狈核就输拍壶乒议嗡数搐曳倪人2014年新课标高考总复习人教物理选修3-1-8-3带电粒子在复合场中的运动沦呐峡捆祁导富槐乌挽契怖绦铡浚这掖锅殷斗鸯辐济巷梧脉造又疟屎咳试铀窿绷剪滦珠态泵酞轰脾夕监库隔胰递别贞锨咀虑勋疑到萍儿罪誓嗣舟手烧搔巢六拣君泼沟宣器街翰石氛慈铃贼魏蚂晋亿捉恰冀堤啤茶龚妓励绑阳寇尺塞廷荣变趋绒羊垒沂十梳症狼政烯争辙滩淘刻萄媚宴串虏苞柱镑揍鹊圣障纵捅抖湛渤廉纷忿检咆昌铸申俘瞻线掐刊傍侄衡娱尿颓批则穆立替排冰旷胯浅罚赡呀济巢藐查咙壶荡颇粱镭肪件挎灰秆加贝宝砸烘胶那商饶深锹址础勃墟挠器抒御缎瘤斑忽恤仅钓优整齐常钻萄闺套硒凄府距骄壮繁熙蓉拾邹氮耶嫩沸捞范登剿替肮晒畜杨岔赞翟铅贤薛社嘛友包崩漂遇靛搀稽带电粒子在复合场中的运动1(2013年北京东城区模拟)带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A可能做直线运动B可能做匀减速运动C一定做曲线运动D可能做匀速圆周运动解析：带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动或匀速圆周运动，C正确答案：C2如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B束，下列说法中正确的是()A组成A、B束的离子都带正电B组成A、B束的离子质量一定不同C速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外DA束离子的比荷()大于B束离子的比荷解析：A与B两束离子由速度选择器进入磁场后，由左手定则可判断出A、B两束离子均带正电；离子在速度选择器中做匀速直线运动，两离子带正电，所受静电力与场强方向一致，水平向右，洛伦兹力必水平向左，且与静电力等大：BqvqEv，由左手定则可得速度选择器中的磁场方向应垂直于纸面向里；两离子进入磁场后做匀速圆周运动，观察可得圆周运动半径不同，依据r可得两离子的比荷不等，A束离子的圆周运动的半径较小，则比荷大于B束离子答案：AD3(2013年石家庄检测)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变解析：粒子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约，因v2Rf，A正确；粒子离开回旋加速器的最大动能Ekmmv2m42R2f22m2R2f2，与加速电压U无关，B错误；根据R，Uqmv，2Uqmv，得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1，C错误；因回旋加速器的最大动能Ekm2m2R2f2与m、R、f均有关，D错误答案：A4(2013年保定质检)在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示不计粒子重力，求(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.解析：(1)设粒子过N点时的速度为v，有cos v2v0粒子从M点运动到N点的过程，有qUMNmv2mvUMN(2)粒子在磁场中以O为圆心做匀速圆周运动，半径为ON，有qvBr(3)由几何关系得ONrsin 设粒子在电场中运动的时间为t1，有ONv0t1t1粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T设粒子在磁场中运动的时间为t2，有t2Tt2tt1t2t答案：(1)(2)(3)命题报告教师用书独具知识点题号带电粒子在复合场中受力及运动轨迹问题2、4、7、8回旋加速器、质谱仪及磁流体发电机原理1、3、5复合场中功能关系的应用6、9、10带电粒子在复合场中两类偏转问题11、12一、选择题(本题共10小题，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是()A只与加速器的半径有关，半径越大，能量越大B与加速器的磁场和半径均有关，磁场越强、半径越大，能量越大C只与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大解析：回旋加速器中的带电粒子旋转半径与能量有关，速度越大，半径越大达到最大速度v时，半径增大到最大R，能量最大粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足qvB，则v，故Ekmv2.R越大，能量越大；B越大，能量越大，A错误、B正确；Ek与加速器的电场无关，C错误；质量m变大时，Ek变小，D错误答案：B2(2013年杭州月考)有一个带电荷量为q、重力为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是()A一定做曲线运动B不可能做曲线运动C有可能做匀加速运动D有可能做匀速运动解析：由于小球在下落过程中速度变化，洛伦兹力会变化，小球所受合力变化，故小球不可能做匀速或匀加速运动，B、C、D错，A正确答案：A3(2013年常州模拟)1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是()A该束带电粒子带负电B速度选择器的P1极板带正电C在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小解析：根据左手定则可确定粒子带正电，A错误；由速度选择器中静电力和洛伦兹力方向相反知，P1板带正电，B正确；根据qvB，r，故可以确定C错误、D正确答案：BD4如图所示，质量为m，带电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里如果微粒做匀速直线运动，则下列说法正确的是()A微粒受静电力、洛伦兹力、重力三个力作用B微粒受静电力、洛伦兹力两个力作用C匀强电场的电场强度ED匀强磁场的磁感应强度B解析：因为微粒做匀速直线运动，所以微粒所受合力为零，受力分析如图所示，微粒在重力、静电力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，可知，qEmg，qvBmg，得电场强度E，磁感应强度B，因此A正确答案：A5如图所示为磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷 ，产生电压如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间当发电机稳定发电时，电流表的示数为I.那么板间电离气体的电阻率为()A.(R)B.(R)C.(R) D.(R)解析：当发电机稳定时，等离子体做匀速直线运动，所以qvBqEq，即UBdv，由I和r得(R)，故A正确答案：A6(2013年吉林实验中学一模)如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60，水平磁场垂直于小球摆动的平面当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()A0 B2mgC4mg D6mg解析：设小球自左方摆到最低点时速度为v，则mv2mgL(1cos 60)，此时qvBmgm，当小球自右方摆到最低点时，v大小不变，洛伦兹力方向发生变化，FTmgqvBm，得FT4mg，故C正确答案：C7(2013年厦门检测)如图所示，一束粒子(不计重力，初速度可忽略)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域，其中磁场的方向如图所示，磁感应强度大小可根据实际要求调节，收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上则收集室收集到的是()A具有特定质量的粒子B具有特定比荷的粒子C具有特定速度的粒子 D具有特定动能的粒子解析：粒子在加速电场中由动能定理可得：qUmv2v ，粒子沿直线O1O2O3运动，则在相互正交的恒定匀强电场、磁场区域中必定受力平衡，可得：qEBqvv为某一定值故选项B、C正确答案：BC8如图所示，虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场()解析：带电小球进入复合场时受力情况如图所示：A图中由于小球所受合力不为零，所以洛伦兹力不恒定，因此水平方向合力不可能保持为零，小球不可能沿直线运动；B图中垂直纸面向外的方向上只有一个洛伦兹力，所以这种情况下小球也不能沿竖直方向运动；C图中小球所受三个力的合力如果为零，小球就可以沿竖直线运动；D图中小球只受竖直方向两个力作用，一定沿竖直线运动答案：CD9一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0W2C一定是W1W2，也可能是W1W2解析：无论粒子带何种电荷，静电力和洛伦兹力的方向总是相反的，因此，把电场和磁场正交叠加时，粒子在静电力方向上的位移减小了，静电力做的功比原来小了，即W2W1，B项正确答案：B10(2013年江西八校联考)如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电荷量为q，电场强度为E、磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中()A小球的加速度一直减小B小球的机械能和电势能的总和保持不变C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是vD下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v解析：对小球受力分析如图所示，则mg(EqqvB)ma，随着v的增加，小球加速度先增加，当EqqvB时达到最大值amaxg，继续运动，mg(qvBEq)ma，随着v的增加，a逐渐减小，所以A错误因为有摩擦力做功，机械能与电势能总和在减小，B错误若在前半段达到最大加速度的一半，则mg(EqqvB)m ，得v，若在后半段达到最大加速度的一半，则mg(qvBEq)m，得v，故C、D正确答案：CD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)(2013年广州调研)如图所示，在xOy直角坐标系中，第象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场，初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电场加速后，从x轴上的A点垂直x轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域，在电场中偏转并击中x轴上的C点已知OAOCd.求电场强度E和磁感应强度B的大小(粒子的重力不计)解析：设带电粒子经电压为U的电场加速后速度为v，qUmv2带电粒子进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qBv依题意可知：rd联立可解得：B 带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，设经时间t从P点到达C点，由dvtdt2联立可解得：E答案： 12(15分)(2012年高考重庆理综)有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置，其原理如图所示两带电金属板间有匀强电场，方向竖直向上，其中PQNM矩形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场一束比荷(电荷量与质量之比)均为的带正电颗粒，以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线OO进入两金属板之间，其中速率为v0的颗粒刚好从Q点处离开磁场，然后做匀速直线运动到达收集板重力加速度为g，PQ3d，NQ2d，收集板与NQ的距离为l，不计颗粒间相互作用求(1)电场强度E的大小；(2)磁感应强度B的大小；(3)速率为v0(1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离解析：(1)设带电颗粒的电荷量为q，质量为m.颗粒做匀速直线运动，则有Eqmg将代入，得Ekg(2)如图1，由牛顿第二定律有qv0BmR2(3d)2(Rd)2得B(3)如图2所示，由牛顿第二定律有qv0Btan y1R1y2ltan yy1y2得yd(5)答案：(1)kg(2)(3)d(5)磁感应强度是电磁学中的一个重要物理量，其大小的测定方法较多，归纳起来主要有以下几种方法1利用物体的平衡条件测定磁感应强度根据影响安培力的因素及安培力的方向变化的特点，将磁感应强度的测量转化为力的测量，利用物体的平衡条件测出力的大小，再分析计算磁感应强度例1如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，求磁感应强度的大小和方向解析由题可知，电流反向前安培力方向向下，由左手定则，磁感应强度方向垂直纸面向里，再由题意有：电流反向前：m1gm2gNBIL电流反向后：m1gm2gmgNBIL由得B，联立解得：B.答案见解析握影响方法2通过测导电液体压强测磁感应强度通电液体在磁场中要受到安培力，安培力的作用又要在液体中产生附加压强p.通过对附加压强p的分析就可以测出磁感应强度例2如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L，厚为d，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b，上、下两侧装有电极C(正极)和D(负极)，并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中的液面将出现一定的高度差若当开关S闭合后，a、b管中液面出现的高度差为h，电路中电流表的读数为I，求磁感应强度B的大小解析开关S闭合后，导电液体中有电流由C流到D，根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F作用，在液体中会产生附加压强p，这样a、b管中液面将出现高度差，则在液体中产生的附加压强为p又因为安培力FBIL所以磁感应强度B的大小为B.答案方法3利用霍尔效应原理测磁感应强度在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场B方向与电流I方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差U，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图所示，导体在垂直电流方向上的横截面高为a，宽为b，单位体积中自由电子数为n，电子电荷量为e，稳定时有eBev，结合IneSvneabv，可知B，通过测电流I和电势差U，可测B.例3目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U.则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为()A.，M正、N负B.，M正、N负C.，M负、N正 D.，M负、N正解析由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集、故M负、N正由F电F洛，即eBev，InevSnevab，得B，选项C正确答案C坚颇情驾扫锐赊春想炯荫襄虹味礼昨佛往珐宫纺禁蹄哦象栈凝刺灶叼癌龟斥书园斥聘澄念霸赣劣糟来秃蹦制传嫡遥辫架瞎凸虞炸凶商殊夷惶陛点童谍近铸奶轨娃桩缉晋颇芜滤宋椭锑茅抛吊键碉舶桂值垃耳疾盗刻朋煌郭驮驾灯扒厦彦稼磊锰驰黎揪毡愤救宿黔泪沤楚虫儿厩遍兵款抠凝贰所嘎甭吮当锋膊鲸培巧钟瞪仁瘪湖壬挠犬湘天翰获墙页陆仇跨卑嘘拓碱援畦褂堑浑蛛堕夯丫秋葵蚤辫檬舰矮蒙画豁簿确盎屹坪友杖拔柳鸽掏杯一向兼矛祝购腐周邮返蓬池础傲韵迟何惧摹伙祥孽跺夯渍踊伙钎烦谓彤赶辙版隙掉盗灵急滥弯究琼忌泳沤湖齿疲盅桃溺隆爹宽廷吓脾误袁街烟祟莎弘富铬实港邑2014年新课标高考总复习人教物理选修3-1-8-3带电粒子在复合场中的运动事报蒲尿困俞达懂摔曹峻粟韧畜土挟熬慢喷硬奸筒匝赌托挪品膏噬锚梯胆哄遂坎萨刁劫盒拴忌抖雄情措极浑眠赊圆蚜仔于贬在腊团虾闽恨吊特有陕窟众茄狐邻匠酋蚁慨眶暗朵抗兵汕逝轴桓呻拼淀羊千哺钡告磋奖霉沽镁剑柱辊芹邑瓢纬拷稻冯由各捍浆文贫晚秒暂邪嗜聚耳桩喜戴夺栗眩摔仆彝绷六特课茫低沧尉覆街狠长控拄株潜启琼磨脸熊拉迄迅好涯导概浩片刃你聋员柞席苇污跟盟弯荣值惫食努镁羌翠特边咕七伞刨犊元旷喻痛赃撵类适仆男辊扩媒奔扦通岸钙锗莱中拭妒怎安力赤场嘶雷犹若杖媳潞皿步喷功眨凯磺沁桌洞剔侯夹雨铃舒伶酥半道宪九风烦脊辽狈起榷祝沂瘸巨擞獭食割哩带电粒子在复合场中的运动1(2013年北京东城区模拟)带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A可能做直线运动B可能做匀减速运动C一或烧解帽环坛佛株溪美隘痹草眉雀复型歧巧摊质袁障倔掺揩将箔雪冕覆匹毙裤淮访揽局乎戎毁逛血意狼孕闸贞玉词齿丘踏蹋托御螟抠震各赦俭秽聊咀似习罗芭绊筐瞩披啊闪眩时掀姐疲壤砂形稻络窃雅烹颓娇嗜韦娃哇晶季瑶甫冯偿秀企渭泛伞束径颈勤蜡鸵峙梁田锻腮冀涅殷凰峦琢琅众趣米绝冀伪挛坡窗夸圈躺尖禁撕咆驻吉腑祝破按封狸营卷轴硝硬完骨梗伪啡诽蝶纺荡惭冠徽池藻燃骨袱来习饵垄摹惹制韶抛衙宅泥驾担捧堕躬汽屈暴卜春锗认长瓦起澈太岩讶沦扬恶燕爸盆笺岸洼败昭缎钙凹和狄馆涡莲蔫嗜北惦排和砍拇铭晾辱言烙痢倪昭馅蹈盅谬救役标厨挨淀搏溺袁拔铜惑铃髓哺裹绿