物理高考专题冲刺训练配套8-带电粒子在复合场中的运动省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

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,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,专题八 带电粒子在复,合场中运动,第1页,目 录,关键点回顾,（3）,典例赏析,（4）,跟踪练习,（17）,第2页,返回目录,在电场中移动电荷电场力做功为,，只与始末位置电势差相关.在只有电场力做功情况下，电场力做功过程是,相互转化过程.,洛仑兹力不做功：因为洛仑兹力一直与电荷运动方向垂直，故洛仑兹力不能改变速度,，只能改变速度,，洛仑兹力对运动电荷,功.,关键点回顾,答案,W,qU,；电势能和动能；大小；方向；不做,第3页返回目录,典例赏析,去磁场，保留电场，粒子仍以上述初速度从,D,点射入场区，则从,bc,边上,P,点射出场区，假设,P,点纵坐标,y,l,0,，假如撤去电场，保留磁场，粒子仍以上述初速度从,D,点射入场区，在,l,0,有不一样取值情况下，求粒子射出场区时，出射点在场区边界上分布范围.,变式练习,1,如图所表示，以正方形,abcO,为边界区域内有平行于,x,轴、指向负方向匀强电场和垂直纸面向外匀强磁场，正方形边长为,L,，带电粒子（不计重力）从,Oc,边中点,D,以某一初速度平行于,y,轴正方向射入场区，恰好沿直线从,ab,边射出场区，假如撤,第4页,返回目录,典例赏析,解析,设电场强度为,E磁感应强度为,B,，粒子质量为,m,，电量为,q,，初速度为,v,，当电场和磁场同时存在时，有：,qvB,qE,撤去磁场，在电场力作用下向右做类平抛运动，出场时间,偏转加速度,偏转距离,撤去电场，粒子轨迹如图所表示，设轨迹半径为,R,，出射点,A,纵坐标为,y,A,，则：,第5页,返回目录,典例赏析,由以上各式可解得：,讨论：（1）若要从,O,点射出，则,y,A,0，,R,（2）若要从,a,点射出，则,y,A,L,，得：,L,，故不能从,a,点射出.,（3）当,l,0,L,时，可得 即,A,点纵坐标最大值为,（4）当 ,l,0,L,，出射点在纵轴上分布范围为,第6页,返回目录,典例赏析,（5）当,l,0,时，,y,0，出射点在横轴上分布范围为,之间.,变式练习,2,如图甲所表示，一对平行放置金属板,M,、,N,中心各有一小孔,P,、,Q,，,PQ,连线垂直于金属板，两板间距为,d,.,答案,看法析.,第7页,返回目录,典例赏析,（1）假如在板,M,、,N,之间加上垂直于纸面方向磁场，磁感应强度随时间改变如图乙所表示.,T,0时刻，质量为,m,、电量为,q,粒子沿,PQ,方向以速度,v,0,射入磁场，恰好垂直于,N,板从,Q,孔射出磁场.已知粒子在磁场中做匀速圆周运动时间恰为一个周期，且与磁感应强度改变周期相同，求,v,0,大小.,（2）假如在板,M,、,N,间加上沿,PQ,方向电场，场强随时间改变如图丙所表示，在,P,孔处放一粒子源，粒子源连续不停地放出质量为,m,、带电量为,q,粒子（粒子初速度和粒子间相互作用力不计），已知只有在每个周期1/4个周期时间内放出带电粒子才能从小孔,Q,处射出，求这些带电粒子抵达,Q,孔处速度范围.,第8页,返回目录,典例赏析,解析,（1）因为粒子在磁场中做匀速圆周运动周期与磁感应强度改变周期相同，且带电粒子在磁场中运动时间只有一个周期.,设带电粒子做匀速圆周运动半径为,R,，则有：,依据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有,解得,（2）设场强随时间改变周期为,T,依题意，在 （,n,0、1、2、3、,）时刻，从,P,点放出带电粒子在电场中先做匀加速直线运动，然后以大小相同加速度做匀减速直线运动，在相,第9页,返回目录,典例赏析,同时间 内抵达,Q,孔速度恰为零.,在,t,nT,(,n,0、1、2、3、)时刻，从,P,点放出带电粒子在电场中一直做匀加速直线运动（加速运动时间,t,T,/2），经过,Q,孔速度最大，设此速度为,v,m,.,依据动能定理有：,解得：,所以，带电粒子抵达,Q,孔可能速度范围为：0,v,答案,0,v,第10页,典例赏析,原点,O,，处于静止状态.另一质量为2,m,带电量为4,q,液滴,b,以某一速度从,P,点沿,x,轴作匀速直线运动，到,O,点与,a,相撞，撞后,a,、,b,液滴合为一体.设碰撞前,a,、,b,之间静电力不计,取重力加速度大小为,g,求:,（1）匀强电场电场强度,E,为多大？液滴,b,运动速度,v,0,为多大？,返回目录,变式练习,3,如图所表示，空间存在相互垂直匀强电场和磁场，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场磁感应强度为,B,，方向垂直纸面向里.一质量为,m,带电量为,q,液滴,a,位于坐标,第11页,解析,（1）由,a,受力平衡有,mq,qE,得,b,作匀速直线运动所受力平衡，则,4,qv,0,B,2,mg,4,qE,0，,（2）依据动量守恒：2,mv,0,3,mv,1,典例赏析,（2）若液滴,a,、,b,相碰瞬间将电场反向，大小不变，液滴抵达,平面所需时间,t,为多少？,返回目录,第12页,典例赏析,当电场反向时液滴受电场力3,qE,，方向向上，因3,qE,3,mg,，故电场力与重力平衡，液滴在洛仑兹力作用下以,O,为圆心做匀速圆周运动.,如图所表示，则圆周运动半径,R,为：,周期,T,为：,因 所以,60,故运动时间,t,为：,返回目录,答案,（1）（2）,第13页,典例赏析,变式练习,4,如图所表示，一束波长为,强光射在金属板,PA,点发生了光电效应，能从,A,点向各个方向逸出不一样速度光电子.金属板,P,左侧有垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度为,B,，范围足够大，在,A,处上方,L,处有一涂荧光材料金属条,Q,，并与,P,垂直.若有一细光束射到,A,处，金属条,Q,受到光电子冲击而出现荧光部分集中在,CD,间，且,CD,L,，光电子质量为,m,、电荷量为,e,，光速为,c,，则,（1）金属板,P,逸出光电子后带什么电？,（2）计算,P,金属板发生光电效应逸出功,W,；,（3）从,D,点飞出光电子中，在磁场中飞行最短时间是多少?,返回目录,第14页,返回目录,典例赏析,解析,（1）由电荷守恒定律得知：,P,带正电,（2）全部光电子中半径最大值,由牛顿运动定律得,第15页,典例赏析,又,由光电效应方程得,（3）以最大半径运动并经,B,点电子转过圆心角最小，运动时间最短,解得,返回目录,答案,（1）正电 （2）（3）,第16页,跟踪练习,返回目录,1.电子速度为,v,，穿过正交匀强电场和匀强磁场做匀速直线运动，若不计粒子重力，入射速度方向不变，则（）,A.质子以,v,射入，不会发生偏折,B.,粒子以,v,射入，会发生偏折,C.当电子入射速度,v,v,时，将做类平抛运动,D.当电子入射速度,v,v,时，将发生偏转，且动能要增加,解析,电子以速度,v,穿过正交匀强电场和匀强磁场做匀速直线运动，即,evB,eE,，,v,E,/,B,与电荷,q,无关.当电子以大于,v,速度射入时，受到洛仑兹力大于电场力而偏转，洛仑兹力大小和方向随,第17页,跟踪练习,返回目录,之改变，合外力改变.当电子以小于,v,速度射入时，受到洛仑兹力小于电场力而向电场力方向偏转，电场力做正功，洛仑兹力不做功，电子动能增加.,2.质量为,m,、带电荷量为,q,带正电油滴，以一定水平速度进入方向均为竖直向上匀强电场,E,和匀强磁场,B,中，恰好做直径为,d,匀速圆周运动，则（）,A.油滴运动轨道平面一定水平,B.油滴完成半个圆周动量改变量是,Bqd,答案,AD,第18页,跟踪练习,返回目录,C.油滴运动加速度是,D.若磁场增强，油滴转速并不改变,解析,油滴在题给复合场中做匀速圆周运动，所以油滴所受电场力与重力平衡，洛仑兹力提供向心力，洛仑兹力与磁场垂直在水平面内，油滴运动轨道平面一定水平，,Bqv,2,mv,2,/,d,，对油滴由动量定理有,P,2,mv,Bqd,.对油滴由牛顿第二定律可得,a,f,/,m,Bqv,/,m,Bq,P,/(2,m,2,),B,2,q,2,d,/(2,m,2,).,若磁场增强，提供向心力增大，油滴转速增大.,答案,ABC,第19页,跟踪练习,返回目录,3.在空间中,A,、,B,两点固定着一对等量同种电荷，有一带电微粒在它们产生电场中运动，设带电微粒在运动过程中只受到电场力作用，则带电微粒所做运动可能是（）,A.匀变速直线运动 B.匀速圆周运动,C.抛物线运动 D.机械振动,解析,依据等量同种电荷产生电场特点，若带电粒子处于两电荷连线以外，带电粒子所受电场力大小、方向（不在一条直线上）均是改变，带电粒子不可能做题中所给定任一个运动若带电粒子处于两电荷连线之间时，在连线中点所受电场力为零，在,第20页,跟踪练习,返回目录,连线中点两侧所受电场力可能指向连线中点（带电粒子电性与两场源电荷同性时），所以带电粒子可能做机械振动.,4.如图所表示，,a,、,b,、,c,表示点电荷电场中三个等势面，它们电势分别为,U,、一带电粒子(重力不计)，从等势面,a,上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面,b,时速率为,v,，则它经过等势面,c,时速率为（）,A.1.5,v,B.,C.D.,答案,D,第21页,跟踪练习,返回目录,解析,带电粒子仅受电场力作用，则系统电势能和动能总量不变.在,a,等势面只有电势能,qU,设粒子电量为,q,）；在,b,等势面有电势能和动能，总量为 在,c,等势面有电势能和动能，总量为 （,v,c,为粒子在等势面上速度）.所以有：,解得：,v,c,1.5,v,5.光滑水平面上有一边长为,l,正方形区域处于场强为,E,匀强电场中，电场方向与正方形一边平行.一质量为,m,，带电荷量为,q,小,答案,A,第22页,跟踪练习,返回目录,球由正方形某一边中点，以垂直于该边水平初速,v,0,进入该正方形区域.当小球再次运动到该正方形区域边缘时，含有动能不可能为（）,A.0 B.C.D.,解析,小球进入正方形区域后，水平方向只受恒定电场力作用，即只有电场力对其做功.据题意，小球所受电场力方向与其初速度方向间可能关系有三种：相互垂直、方向相同、方向相反，对应运动情形是：类平抛运动、匀加速直线运动、匀减速直线运动（可能反向）.,第23页,跟踪练习,返回目录,由动能定理可得，小球做匀加速直线运动再次运动到该正方形区域边缘时含有最大动能：,小球做匀减速直线运动再次运动到该正方形区域正对起始边边缘时含有最小动能，且当电场力功,qEl,恰等于初动能 时,末动能为零.,小球做匀减速直线运动，并在电场中某处反向后回到起始边时，电场力功为零，末动能等于初动能,答案,D,第24页,跟踪练习,返回目录,6.如图所表示，有一重为,G,，带电量为,q,小球，从两竖直带等量异种电荷平行板上方边缘处由静止起落下，两板间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，那么小球经过,正交复合场时（）,A.一定做曲线运动,B.不可能做曲线运动,C.可能做匀速直线运动,D.可能做匀加速直线运动,A,解析,小球受重力、电场力、洛仑兹力作用，不可能做匀变速直线运动，因为洛仑兹力随速度改变而改变，当速度均匀改变时，合外力不可能恒定.,第25页,跟踪练习,返回目录,7.如图所表示，一束质量、速度和电量不一样正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交区域里，结果发觉有些离子保持原来运动方向，未发生任何偏转.假如让这些不偏转离子进入另一匀强磁场中，发觉这些离子分裂成几束，对这些进入后一磁场离子，可得结论（）,A.它们动能一定各不相同,B.它们动量一定各不相同,C.它们质量一定各不相同,D.它们电量与质量之比一定各不相同,第26页,跟踪练习,返回目录,解析,正离子垂直进入匀强电场和匀强磁场正交区域，保持原方向运动离子一定满足,qE,qvB,即：,v,离子向洛仑兹力方向偏转，,v,离子向电场力方向偏转，此题中直线穿过复合场离子速度均相同，进入磁场后因圆周运动半径不一样而分开.,8.如图所表示是电视机显像管结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面,xOz,，,y,轴是显像管纵轴线.位于显像管尾部灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压作用下以很高速度沿,y,轴向,y方向射出，组成了显像管“电子枪”.,答案,D,第27页,跟踪练习,返回目录,假如没有其它力作用，从电子枪发射出高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点,O,，使荧光屏正中间出现一个亮点.当在显像管管颈处较小区域（图中,B,部分）沿,z,方向磁场（偏转磁场），亮点将偏离原点,O,而打在,x,轴上某一点，偏离方向和距离,第28页,跟踪练习,返回目录,大小依赖于磁感应强度,B,.为使荧光屏上出现沿,x,轴一条贯通全屏水平亮线(电子束水平扫描运动)，偏转磁场磁感应强度随时间改变规律是以下情况哪一个（）,解析,电子以高速沿,y,方向射出，在磁场中偏转时，时间很短，可认为磁感应强度恒定，磁场区域及电子速度均一定，偏转量,第29页,跟踪练习,返回目录,大电子半径小，偏转量小电子半径大，故要想出现一条沿,x,轴贯通全屏水平亮线，电子半径应先增大后减小，由,磁感应强度,B,应先减小后增大，且电子打在,x,轴正向方面和负向方面时电子偏转方向不一样，故磁感应强度也应换向.,答案,A,9.如图所表示为一电磁流量计示意图.一根用非磁性材料制成直径为,d,圆管道，其中一段处于磁感应强度为,B,，方向垂直管道轴线指向纸里匀强磁场中，当,第30页,跟踪练习,返回目录,管道内导电液体流经这一磁场区时可测得管壁上,a,、,b,两点间最终有恒定电压,U,，由此可知管内导电液体流量为多少?,答案,解析,当,a,、,b,两点间有稳定电压,U,时，离子受洛仑兹力与电场力相等（电场力是正、负离子受洛仑兹力而分别向下、上偏转而产生）.,qE,qvB,，而 可得,液体流量,第31页,跟踪练习,返回目录,10.一个质谱仪工作原理示意图如图所表示.在以,O,为圆心，,OH,为对称轴，夹角为2,扇形区域内分布着方向垂直于纸面匀强磁场.对称于,OH,轴,C,和,D,分别是离子发射点和搜集点.,CM,垂直磁场左边界于,M,，且,OM,d,.现有一正离子束以小发散角（纸面内）从,C,射出，这些离子在,CM,方向上分速度均为,v,0,.若该离子束中荷质比为 离子都能汇聚到,D,，试求：,（1）磁感应强度大小和方向,（提醒：可考虑沿,CM,方向运动离,子为研究对象）；,第32页,跟踪练习,返回目录,2）离子沿与,CM,成,角直线,CN,进入磁场，其轨道半径和在磁场中运动时间；,（3）线段,CM,长度.,解析,（1）设沿,CM,方向运动离子在磁场中做圆周运动轨道半径为,R,由 其中,R,d,得,磁场方向垂直纸面向外,第33页,跟踪练习,返回目录,（2）设沿,CN,运动离子速度大小为,v,，在磁场中轨道半径为,R,，运动时间为,t,由,v,cos,v,0,得,离子在磁场中做匀速圆周运动周期,所以：,（3）设圆心为,A,，过,A,做,AB,垂直,NO,，,能够证实,NM,BO,NM,CM,tan,第34页,跟踪练习,返回目录,又,BO,AB,cot,R,sin,cot,CM,d,cot,答案,（1）磁场方向垂直纸面向外,（2）,（3）,CM,d,cot,第35页,祝您高考成功！,统计学家,数学组成是：50%公式，50%证实，50%想象力。拓扑学家不能区分咖啡杯与面包圈。统计学家头在烤炉脚在寒冰时，会说：“平均感觉是良好。”,返回目录,第36页,