物理高三一轮安徽带电粒子在复合场中运动PPT课件

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1、一、复合场1复合场是指电场、_和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在磁场第1页/共90页2三种场的比较力的特点力的特点功和能的特点功和能的特点重重力力场场大小：大小：G_方向：方向：_重力做功与路径重力做功与路径_重力做功改变物体的重力做功改变物体的_静静电电场场大小：大小：F_方向：方向：a.正电荷受正电荷受力方向与场强方向力方向与场强方向_b.负电荷受力方向负电荷受力方向与场强方向与场强方向_电场力做功与路径电场力做功与路径_W_电场力做功改变电场力做功改变_磁磁场场洛伦兹力洛伦兹力F_方向符合方向符合_定则定则洛伦兹力不做功，不洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的改变带电粒子的_mg竖

2、直向下无关重力势能qE相同相反qvB左手无关qU电势能动能第2页/共90页3.带电粒子在复合场中的运动分类(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于_状态或做_(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小_，方向_时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做_运动(3)当带电体所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速曲线运动，这类问题一般只能用_关系来处理静止匀速直线运动相等相反匀速圆周能量第3页/共90页二、电场磁场分区域应用实例1电视显像管电视显像管是应用电子束_ (填“电偏转”或“磁偏转”)的原理来工作的，使电子束偏转的_ (填“电场”或

3、“磁场”)是由两对偏转线圈产生的显像管工作时，由_发射电子束，利用磁场来使电子束偏转，实现电视技术中的_，使整个荧光屏都在发光磁偏转磁场阴极扫描第4页/共90页2质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、_、_和照相底片等构成加速电场偏转磁场第5页/共90页第6页/共90页交流第7页/共90页相等磁感应强度B半径R无关第8页/共90页垂直qEqvB第9页/共90页dvB第10页/共90页非磁性材料电场力洛伦兹力第11页/共90页第12页/共90页4霍尔效应：在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当_与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了_，这个现象称为霍尔效应所产生的电势差

4、称为霍尔电势差，其原理如下图所示磁场方向电势差第13页/共90页一、“磁偏转”和“电偏转”的比较电偏转电偏转磁偏转磁偏转偏转条件偏转条件带电粒子以带电粒子以vE进入匀强进入匀强电场电场带电粒子以带电粒子以vB进入匀强磁场进入匀强磁场受力情况受力情况只受恒定的电只受恒定的电场力场力只受大小恒定的洛只受大小恒定的洛伦兹力伦兹力运动情况运动情况 类平抛运动类平抛运动匀速圆周运动匀速圆周运动第14页/共90页第15页/共90页做功情况做功情况电场力既改变速度电场力既改变速度方向，也改变速度方向，也改变速度的大小，对电荷要的大小，对电荷要做功做功洛伦兹力只改变洛伦兹力只改变速度方向，不改速度方向，不改变

5、速度的大小，变速度的大小，对电荷永不做功对电荷永不做功物理图象物理图象第16页/共90页二、带电粒子在复合场中常见的运动形式1带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，粒子做匀速直线运动或静止2当带电粒子所受的合外力与运动方向在一条直线上时，粒子做变速直线运动第17页/共90页3当带电粒子受到的合外力大小恒定，方向始终和速度方向垂直时，粒子将做匀速圆周运动常见的形式是重力和电场力的合力为零，洛伦兹力充当向心力4当带电粒子所受的合外力的大小、方向均不断变化时，粒子将做变加速运动，此时一般只能用能量观点分析问题第18页/共90页三、带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路1弄清楚复合场的组成一般是由磁场

6、和电场复合，磁场重力场的复合，磁场、重力场、电场的复合，电场和磁场分区域存在2正确进行受力分析除重力、弹力、摩擦力外要特别关注电场力和磁场力的分析第19页/共90页3确定带电粒子的运动状态注意运动情况和受力情况的结合进行分析4对于粒子连续经过几个不同场的情况，要分段进行分析、处理5画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡的方程求解(2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿运动定律结合圆周运动进行求解(3)当带电粒子做复杂的曲线运动时，一般用功能关系进行求解第20页/共90页第21页/共90页答案：答案：DA若离子束是同位素，则

7、x越大，离子进入磁场时速度越大B若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C只要x相同，则离子质量一定不相同D只要x相同，则离子的比荷一定相同 第22页/共90页第23页/共90页A小球受到的洛伦兹力大小不变，方向也不变B小球受到的洛伦兹力将不断增大C小球的加速度先减小后增大D小球的电势能一直减小第24页/共90页答案：答案：C第25页/共90页第26页/共90页第27页/共90页答案：答案：D第28页/共90页第29页/共90页第30页/共90页答案：答案：C第31页/共90页第32页/共90页第33页/共90页答案：答案：A第34页/共90页带电粒子在分离的匀强电场、匀强磁场中的运动第35页

8、/共90页第36页/共90页第37页/共90页第38页/共90页第39页/共90页第40页/共90页解决带电粒子在分离复合场运动问题的思路方法解决带电粒子在分离复合场运动问题的思路方法第41页/共90页第42页/共90页第43页/共90页第44页/共90页第45页/共90页第46页/共90页带电粒子在叠加复合场中的运动第47页/共90页第48页/共90页第49页/共90页第50页/共90页第51页/共90页第52页/共90页第53页/共90页第54页/共90页带电粒子带电粒子(体体)在复合场中的运动问题求解要点在复合场中的运动问题求解要点(1)受力分析是基础在受力分析时是否考虑重力必须注意题目

9、条件受力分析是基础在受力分析时是否考虑重力必须注意题目条件(2)运动过程分析是关键在运动过程分析中应注意物体做直线运动，运动过程分析是关键在运动过程分析中应注意物体做直线运动，曲线运动及圆周运动、类平抛运动的条件曲线运动及圆周运动、类平抛运动的条件(3)根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解第55页/共90页第56页/共90页(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1.(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小En.(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn.(4)假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零请画出从粒子第

10、一次射入磁场至第三次离开电场的过程中，电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程，不要求标明坐标刻度值) 第57页/共90页第58页/共90页第59页/共90页第60页/共90页第61页/共90页第62页/共90页1. 如右图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则() 第63页/共90页A经过最高点时，三个小球的速度相等B经过最高点时，甲球的速

11、度最小C甲球的释放位置比乙球的低D运动过程中三个小球的机械能均保持不变第64页/共90页答案：答案：D第65页/共90页第66页/共90页A小球通过b点时的速度小于2 m/sB小球在ab段克服摩擦力做的功与在bc段克服摩擦力做的功相等C小球的电势能一定增加D小球从b到c重力与电场力做的功可能等于克服阻力做的功 第67页/共90页解析：解析：无论小球带正电还是负电，速度增大，摩擦力逐渐增大，加速度减小，无论小球带正电还是负电，速度增大，摩擦力逐渐增大，加速度减小，都是做加速度逐渐减小的加速运动，最终受力平衡匀速运动，可知都是做加速度逐渐减小的加速运动，最终受力平衡匀速运动，可知A、B、C错错D对

12、，选对，选D，本题中等难度，本题中等难度答案：答案：D第68页/共90页第69页/共90页A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C能通过狭缝P的带电粒子的速率大于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小第70页/共90页答案：答案：A第71页/共90页第72页/共90页当物块从场区飞出后恰好落到出发点设运动过程中物块带电荷量保持不变，重力加速度为g.求：(1)物块刚进入场区时的速度和刚离开场区时距水平面的高度h；(2)物块开始运动时的速度 第73页/共90页第74页/共90页第75页/共90页第76页/共90页第77页/共90页第78页/共90页第

13、79页/共90页第80页/共90页第81页/共90页21带电粒子在交变电磁场中的运动带电粒子在交变电磁场中的运动带电粒子在变化的电磁场中常见的运动情境有三种：1带电粒子做定向运动；2带电粒子以某位置为中心做往复运动；3带电粒子做偏转运动对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段处理，并做好运动分析和受力分析第82页/共90页第83页/共90页第84页/共90页(1)求粒子在0t0时间内的位移大小与极板间距h的比值；(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用h表示)；(3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图乙所示，磁场的变化改为如图丁所示，试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程) 第85页/共90页第86页/共90页第87页/共90页第88页/共90页 甲乙(3)粒子在板间运动的轨迹如图乙所示粒子在板间运动的轨迹如图乙所示第89页/共90页感谢您的观看！第90页/共90页