高考物理总复习第九章磁场专题讲座七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质课获奖PPT课.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,*,*,*,专题讲座七带电粒子在复合场中运动,1/57,关键探究,演练提升,2/57,关键探究,分类探究,各个击破,考点一带电粒子在复合场中运动实例分析,3/57,4/57,5/57,【,典例,1】,(,江苏卷,15),一台质谱仪工作原理如图所表示,.,大量甲、乙两种离子飘入电压为,U,0,加速电场,其初速度几乎为,0,经过加速后,经过宽为,L,狭缝,MN,沿着与磁场垂直方向进入磁感应强度为,B,匀强磁场中,最终打到摄影底片上,.,已知甲、乙两种离子电荷量均为,+q,质量分别为,2m,和,m,图中虚线为经过狭缝左、右边界,M,N,甲种离子运动轨迹,.,不考虑离子间相互作用,.,(1),求甲种离子打在底片上位置到,N,点最小距离,x;,6/57,答案,:,(1),看法析,7/57,答案,:,(2),看法析,(2),在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过区域,并求该区域最窄处宽度,d;,8/57,(3),若考虑加速电压有波动,在,(U,0,-U),到,(U,0,+U),之间改变,要使甲、乙两种离子在底片上没有重合,求狭缝宽度,L,满足条件,.,答案,:,(3),看法析,9/57,多维训练,1.,电磁流量计工作原理,(,河北安国段考,)(,多项选择,),如图所表示,一块长度为,a,宽度为,b,厚度为,d,金属导体,当加有与侧面垂直匀强磁场,B,且通以图示方向电流,I,时,用电压表测得导体上、下表面,M,N,间电压为,U.,已知自由电子电荷量为,e.,以下说法中正确是,(,),A.M,板比,N,板电势高,B.,导体单位体积内自由电子数越多,电压表示数越大,C.,导体中自由电子定向移动速度为,v=,D.,导体单位体积内自由电子数为,CD,10/57,11/57,2.,导学号,58826196,盘旋加速器工作原理,(,四川成都模拟,)(,多项选择,),粒子盘旋加速器工作原理如图所表示,置于真空中,D,型金属盒半径为,R,两金属盒间狭缝很小,磁感应强度为,B,匀强磁场与金属盒盒面垂直,交变电流频率为,f,加速器电压为,U,若中心粒子源处产生质子质量为,m,电荷量为,+e,在加速器中被加速,.,不考虑相对论效应,则以下说法正确是,(,),A.,质子被加速后最大速度不能超出,2Rf,B.,加速质子取得最大动能随加速电场,U,增大而增大,C.,质子第二次和第一次经过,D,型盒间狭缝后轨道半径之比为 ,1,D.,不改变磁感应强度,B,和交变电流频率,f,该加速器也可加速其它粒子,AC,12/57,13/57,考点二带电粒子在组合场中运动,1.常见类型,(1)先电场后磁场,带电粒子先匀加速,后偏转,如图.,带电粒子先后都偏转,如图,.,14/57,(2),先磁场后电场,带电粒子先偏转,后匀加速或匀减速,如图,(,甲,).,带电粒子先后都偏转,如图,(,乙,).,(3),先后两个不一样磁场,15/57,2.处理思绪,16/57,【,典例,2】,(,全国,卷,24),如图,空间存在方向垂直于纸面,(xOy,平面,),向里磁场,.,在,x0,区域,磁感应强度大小为,B,0,;x1).,一质量为,m,、电荷量为,q(q0),带电粒子以速度,v,0,从坐标原点,O,沿,x,轴正向射入磁场,此时开始计时,当粒子速度方向再次沿,x,轴正向时,求,(,不计重力,),17/57,关键点拨,(1),粒子从,B,0,进入,B,0,磁场速率不变,.,(1),粒子运动时间,;,18/57,关键点拨,(2),粒子在两个磁场各偏转,180.,(2),粒子与,O,点间距离,.,19/57,方法技巧,“,5,步”突破带电粒子在组合场中运动问题,20/57,多维训练,1.,导学号,58826197,先磁场后电场,如图所表示,在,x,轴上方存在匀强磁场,磁感应强度为,B,方向垂直纸面向里,.,在,x,轴下方存在匀强电场,方向竖直向上,.,一个质量为,m,、电荷量为,q,、重力不计带正电粒子从,y,轴上,a(0,h),点沿,y,轴正方向以某初速度开始运动,一段时间后,粒子与,x,轴正方向成,45,进入电场,经过,y,轴,b,点时速度方向恰好与,y,轴垂直,.,求,:,(1),粒子在磁场中运动轨道半径,R,和速度大小,v1,;,21/57,22/57,(2),匀强电场电场强度大小,E;,23/57,24/57,(3),粒子从开始到第三次经过,x,轴时间,t,总,.,25/57,2.,先电场后磁场,(,天津卷,11),平面直角坐标系,xOy,中,第,象限存在垂直于平面向里匀强磁场,第,象限存在沿,y,轴负方向匀强电场,如图所表示,.,一带负电粒子从电场中,Q,点以速度,v,0,沿,x,轴正方向开始运动,Q,点到,y,轴距离为到,x,轴距离,2,倍,.,粒子从坐标原点,O,离开电场进入磁场,最终从,x,轴上,P,点射出磁场,P,点到,y,轴距离与,Q,点到,y,轴距离相等,.,不计粒子重力,问,:,(1),粒子抵达,O,点时速度大小和方向,;,26/57,27/57,答案,:,(1)v,0,与,x,轴正方向成,45,角斜向上,28/57,(2),电场强度和磁感应强度大小之比,.,29/57,考点三带电粒子在叠加场中运动,1.,带电体在叠加场中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,则带电体做匀速直线运动,.,若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂曲线运动,.,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒,.,(2),静电力、洛伦兹力并存,(,不计重力微观粒子,),若静电力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动,.,若静电力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用动能定理求解问题,.,30/57,(3),静电力、洛伦兹力、重力并存,若三力平衡,一定做匀速直线运动,.,若重力与静电力平衡,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,.,2.,带电体在叠加场中有约束情况下运动,带电体在叠加场中受轻杆、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,利用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求解,.,31/57,【,典例,3】,(,江西师大附中三模,),如图所表示,水平地面上方,MN,边界左侧存在垂直纸面向里匀强磁场和沿竖直方向匀强电场,(,图中未画出,),磁感应强度,B=1.0 T,边界右侧离地面高,h=0.45 m,处有一水平光滑绝缘平台,右边有一带正电,a,球,质量,m,a,=0.1 kg,、电荷量,q=0.1 C,以初速度,v,0,=0.9 m/s,水平向左运动,与大小相同但质量为,m,b,=0.05 kg,静止于平台左边缘不带电绝缘球,b,发生弹性正碰,碰后,a,球恰好做匀速圆周运动,两球均视为质点,g=10 m/s,2,求,:,32/57,(1),电场强度大小和方向,;,审题图示,解析,:,(1)a,球碰后在叠加场中做匀速圆周运动,满足,mg=qE,可得,E=10 N/C.,a,球带正电,电场力方向向上,则电场强度方向向上,答案:,(1)10 N/C方向向上,33/57,(2),碰后两球分别在电磁场中运动时间,;,34/57,答案,:,(2)2.1 s,0.3 s,35/57,解析:,(3)对a球有x,a,=rcos=0.15 m,对b球有x,b,=v,b,t,b,=0.36 m,故两球相距x=x,b,-x,a,0.10 m.,答案,:,(3)0.10 m,(3),碰后两球落地点相距多远,.,36/57,方法技巧,带电粒子在叠加场中运动处理方法,37/57,多维训练,1.,电场、磁场、重力场叠加,如图,在竖直平面内建立直角坐标系,xOy,其第一象限存在着正交匀强电场和匀强磁场,电场强度方向水平向右,磁感应强度方向垂直纸面向里,.,一带电荷量为,+q,、质量为,m,微粒从原点出发沿与,x,轴正方向夹角为,45,初速度进入复合场中,恰好做直线运动,当微粒运动到,A(l,l),时,电场方向突然变为竖直向上,(,不计电场改变时间,),粒子继续运动一段时间后,恰好垂直于,y,轴穿出复合场,.,不计一切阻力,求,:,(1),电场强度,E,大小,;,38/57,39/57,(2),磁感应强度,B,大小,;,40/57,(3),粒子在复合场中运动时间,.,41/57,42/57,43/57,44/57,(2)t=2t,0,时刻粒子P位置;,45/57,46/57,(3),带电粒子在运动中距离原点,O,最远距离,L47/57,演练提升,真题体验,强化提升,1.,质谱仪工作原理,(,全国,卷,15),当代质谱仪可用来分析比质子重很多倍离子,其示意图如图所表示,其中加速电压恒定,质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场,.,若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来,12,倍,.,此离子跟质子质量比约为,(,),A.11 B.12,C.121 D.144,D,48/57,49/57,2.,霍尔元件工作原理,(,江苏卷,9)(,多项选择,),如图所表示,导电物质为电子霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为,I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小,B,与,I,成正比,方向垂直于霍尔元件两侧面,此时经过霍尔元件电流为,I,H,与其前后表面相连电压表测出霍尔电压,U,H,满足,:U,H,=k ,式中,k,为霍尔系数,d,为霍尔元件两侧面间距离,.,电阻,R,远大于,R,L,霍尔元件电阻能够忽略,则,(,),A.,霍尔元件前表面电势低于后表面,B.,若电源正负极对调,电压表将反偏,C.I,H,与,I,成正比,D.,电压表示数与,R,L,消耗电功率成正比,CD,50/57,51/57,3.,带电微粒在复合场中直线运动,(,全国,卷,16),如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上与纸面平行,),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电微粒,a,b,c,电荷量相等,质量分别为,m,a,m,b,m,c,已知在该区域内,a,在纸面内做匀速圆周运动,b,在纸面内向右做匀速直线运动,c,在纸面内向左做匀速直线运动,.,以下选项正确是,(,),A.m,a,m,b,m,c,B.m,b,m,a,m,c,C.m,c,m,a,m,b,D.m,c,m,b,m,a,B,解析:,微粒a做匀速圆周运动向心力由洛伦兹力提供,且m,a,g=qE;微粒b受力关系为m,b,g=qE+qv,b,B;微粒c受力关系为m,c,g=qE-qv,c,B,所以m,b,m,a,m,c,选项B正确.,52/57,4.,带电粒子在复合场中运动,(广东仲元期末),如图所表示平行板之间,存在着相互垂直匀强磁场和匀强电场,磁场磁感应强度B,1,=0.20 T,方向垂直纸面向里,电场强度E,1,=1.010,5,V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系第一象限内,有一边界限AO,与y轴夹角AOy=45,边界限上方有垂直纸面向外匀强磁场,磁感应强度B,2,大小未知,边界限下方有水平向右匀强电场,电场强度E,2,=5.010,4,V/m,在x轴上固定一水平荧光屏.一束带电荷量q=8.0,10,-19,C、质量m=8.010,-26,kg正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为0 m,(+1)mQ点垂直y轴射入磁场区,不计离子重力,假设离子射出磁场后不再返回磁场.求:,53/57,(1),离子在平行板间运动速度大小,.,解析:,(1)设离子速度大小为v,因为沿中线PQ做直线运动,则有qE,1,=qvB,1,代入数据解得v=5.010,5,m/s.,答案,:,(1)5.010,5,m/s,54/57,(2),要使离子都不能打到,x,轴上,磁感应强度大小,B,应满足什么条件,?,答案,:,(2)B,2,0.05 T,55/57,(3)若B,2,=T,最终离子打到水平荧光屏上位置C,求离子打到荧光屏上位置C时动能.,56/57,答案,:,(3)6.8310,-14,J,57/57,