高考物理复习专题七计算题题型强化第3讲加试第22题带电粒子在复合场中的运动市赛课公开课一等奖省名师优.pptx

第,3,讲加试第,22,题带电粒子在复合场中运动,专题七,计算题题型强化,1/43,内容索引,题型,1,带电粒子在叠加场中运动,题型,2,带电粒子在组合场中运动,2/43,带电粒子在叠加场中运动,题型,1,3/43,1.,无约束情况下运动情况分类,(1),洛伦兹力、重力并存,若重力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动,.,若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，可由此求解问题,.,(2),电场力、洛伦兹力并存,(,不计重力微观粒子,),若电场力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动,.,若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题,.,4/43,(3),电场力、洛伦兹力、重力并存,若三力平衡，一定做匀速直线运动,.,若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动,.,若协力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题,.,5/43,2.,有约束情况下运动,带电粒子在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束情况下，常见运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要经过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功特点，利用动能定理、能量守恒定律并结合牛顿运动定律求解,.,6/43,例,1,(,新力量联盟期末,),如图,1,所表示，位于竖直平面内坐标系,xOy,，在其第三象限空间有沿水平方向、垂直于纸面向外匀强磁场，磁感应强度大小为,B,0.5 T,，还有沿,x,轴负方向匀强电场，场强大小为,E,2 N,/C.,在其第一象限空间有沿,y,轴负方向,图,1,、场强大小也为,E,匀强电场，并在,y,h,0.4 m,区域有磁感应强度也为,B,垂直于纸面向里匀强磁场,.,一个带电荷量为,q,油滴从图中第三象限,P,点得到一初速度，恰好能沿,PO,做直线运动,(,PO,与,x,轴负方向夹角为,45,),，并从原点,O,进入第一象限，重力加速度,g,取,10 m/s,2,，问：,7/43,(1),油滴电性；,答案,解析,答案,油滴带负电荷,解析,油滴带负电荷,.,8/43,(2),油滴在,P,点得到初速度大小；,(,结果可用根式表示,),答案,解析,9/43,解析,油滴受三个力作用，如图所表示，,从,P,到,O,沿直线运动必为匀速运动，,设油滴质量为,m,由平衡条件有,mg,qE,10/43,(3),油滴在第一象限运动时间和离开第一象限处坐标值,.,答案,解析,答案,0.828 s,(4 m,0),11/43,解析,进入第一象限后，油滴所受电场力和重力相等，知油滴先做匀速直线运动，进入,y,h,区域后做匀速圆周运动，路径如图，最终从,x,轴上,N,点离开第一象限,.,由对称性知从,C,N,时间,t,3,t,1,12/43,在第一象限运动总时间,t,t,1,t,2,t,3,0.828 s,在磁场中有,即离开第一象限处,(,N,点,),坐标为,(4 m,0),13/43,拓展训练,1.,如图,2,所表示，在足够大空间范围内，同时存在着竖直向上匀强电场和垂直纸面向外匀强磁场，电场强度为,E,，磁感应强度为,B,.,足够长斜面固定在水平面上，斜面倾角为,45.,有一带电小球,P,静止于斜面顶端,A,处，且恰好对斜面无压力,.,若将小球,P,以初速度,v,0,水平向右抛出,(,P,视为质点,),，一段时间后，小球落在斜面上,C,点,.,已知小球运动轨迹在同一竖直平面内，重力加速度为,g,，求：,图,2,14/43,(1),小球,P,落到斜面上时速度方向与斜面夹角,及由,A,到,C,所需时间,t,；,答案,解析,15/43,解析,小球,P,静止时不受洛伦兹力作用，仅受本身重力和电场力，对斜面恰好无压力，则,mg,qE,P,取得水平初速度后因为重力和电场力平衡，将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由对称性可得小球,P,落到斜面上时其速度方向与斜面夹角为,45,由牛顿第二定律得：,16/43,(2),小球,P,抛出到落到斜面位移,x,大小,.,答案,解析,17/43,带电粒子在组合场中运动,题型,2,18/43,“,电偏转,”,和,“,磁偏转,”,比较,垂直电场线进入匀强电场,(,不计重力,),垂直磁感线进入匀强磁场,(,不计重力,),受力情况,电场力,F,qE,，其大小、方向不变，与速度,v,无关，,F,是恒力,洛伦兹力,F,洛,q,v,B,，其大小不变，方向随,v,而改变，,F,洛,是变力,轨迹,抛物线,圆或圆一部分,运动轨迹,19/43,20/43,21/43,例,2,(,杭州市重点中学期末,),空间有如图,3,所表示坐标系，在,0,x,0.4 m,范围内有,y,轴正方向匀强电场,E,1,150 V,/m,，在,0.4 m,x,0.8 m,范围内有,y,轴负方向匀强电场,E,2,450 V/,m,，在,0.8 m,x,0,0,x,0,，,x,d,区域有垂直纸面向里匀强磁场，两区域内磁感应强度大小均为,B,，,M板左侧电子枪随时间均匀发射出初速度能够忽略热电子，全部电子经小孔,S,1,进入两板间电场加速后，从,O,点处小孔沿,x,轴正方向射入磁场，最终打在荧光屏上，使得荧光屏发亮，已知电子质量为,m,，电荷量为,e,，,M,、,N,两板间所加电压如图乙所表示，电子经过,MN,时间极短，且不计电子重力及电子间相互作用，求：,图,4,28/43,答案,解析,29/43,则电子在磁场,(0,x,0.5,d,时，离子运动时间更长，水平位移,x,d,，即,0.5,d,到,d,这段距离离子会射出电场，,40/43,(4),现撤去,区域电场，保留磁场但磁感应强度大小可调,.,假设,AB,极上有两种正离子，质量分别为,m,1,、,m,2,，且,m,1,4,m,2,，电荷量均为,q,1,.,现将两种离子完全分离，同时搜集更多离子，需在,CD,边上放置一探测板,CP,(,离子必须打在探测板上,),，如图乙所表示,.,在探测板下端留有狭缝,PD,，离子只能经过狭缝进入磁场进行分离，试求狭缝,PD,宽度最大值,.,答案,解析,41/43,解析,设两离子在磁场中做圆周运动半径为,R,1,和,R,2,，依据洛伦兹力提供向心力得,42/43,因为,m,1,4,m,2,，则有,R,1,2,R,2,，此时狭缝最大值,x,同时满足,(,如图所表示,),x,2,R,1,2,R,2,d,2,R,1,x,43/43,