《高考物理二轮复习 专题三 电场和磁场 第2讲 带电粒子在复合场中的运动课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习 专题三 电场和磁场 第2讲 带电粒子在复合场中的运动课件（50页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、第2讲带电粒子在复合场中的运动,1.(2016全国卷，15)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图1所示，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,图1,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的12倍。此离子和质子的质量比约为(),A.11 B.12 C.121 D.144,答案D,2.(2014全国卷，25)如图2所示，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xOy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以
2、与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d，0)点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为，求：,图2,(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值； (2)该粒子在电场中运动的时间。,备 考 指 导,【考情分析】,近三年出题的频率不高，此内容在2017年的高考中可能出题，要引起关注。,【备考策略】 两条思路破解带电粒子在复合场中的运动问题 (1)动力学观点：从力和运动的关系着手，从“力”的角度出发，分析研究对象所受的全部外力，包括电场力和洛伦兹力，由平衡条件或牛顿第二定律列方程。 (2)功和能观点：从功和能的关系着手，从“能”
3、的角度出发，分析各个力做功，包括电场力做功，用动能定理或能量守恒定律列方程。,带电粒子在组合场中的运动,规 律 方 法,带电粒子在组合场中运动的处理方法,1.如图3所示，在直角坐标系xOy平面内有一矩形区域MNPQ，矩形区域内有水平向右的匀强电场，场强为E；在y0的区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，半径为R的光滑绝缘空心半圆管ADO固定在坐标平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心O1为MN的中点，直径AO垂直于水平虚线MN。一质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)从半圆管的O点由静止释放，进入管内后从A点穿出恰能在磁场中做半径为R的匀速圆周运动，当粒子再次进入矩形区域MNPQ时立即撤去磁
4、场，此后粒子恰好从QP的中点C离开电场。求：,精 典 题 组,图3 (1)匀强磁场的磁感应强度B的大小； (2)矩形区域的长度MN和宽度MQ应满足的条件？ (3)粒子从A点运动到C点的时间。,2.如图4所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B10.20 T，方向垂直纸面向里，电场强度E11.0105 V/m，PQ为板间中线。紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内，有一边界线AO，与y轴的夹角AOy45，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B20.25 T，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度E25.0105 V/m。一束带电荷量q8.010
5、19 C、质量m8.01026 kg的正离子从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(0，0.4 m)的Q点垂直y轴射入磁场区，多次穿越边界线OA。求：,图4 (1)离子运动的速度； (2)离子从进入磁场到第二次穿越边界线OA所需的时间。,答案(1)5.0105 m/s(2)8.28107 s,带电粒子在叠加复合场中的运动,规 律 方 法,关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题,精 典 题 组,图5 (1)粒子a第一次在第、象限复合场中运动的时间之比； (2)粒子b在第象限内复合场中运动的轨迹半径。,解析(1)粒子a进入复合场区中，电场力和重力平衡，qEmg，粒子
6、a在第象限做匀速圆周运动，画出粒子a的运动轨迹，如图所示，,答案(1)14(2)4l,图6,(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向； (2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。,解析(1)小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有,(2)解法一撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，如图所示，设其加速度为a，有,答案(1)20 m/s与电场方向成60角斜向上 (2)3.5 s,带电粒子在电磁场中的运动与现代科技的综合,规 律 方 法,模型选择是解题前提，受力分析是解题方法 中学阶段常见的带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中运动
7、的几种模型有速度选择器、回旋加速器、质普仪、磁流体发电机、霍尔元件、电磁流量计等。、和的共同特征是粒子在其中只受电场力和洛伦兹力作用，并且最终电场力和洛伦兹力平衡。,1.如图7所示，长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B。图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前后两内侧面，则(),精 典 题 组,图7,A.a处电势高于b处电势 B.a处离子浓度大于b处离子浓度 C.溶液的上表面电势高于下表面的电势 D.溶液的上表面处的离子浓度大于下表面处的离子浓度 答案B,2.(多选)如图8所示为磁流体发电机的原理图。金
8、属板M、N之间的距离为d20 cm，磁场的磁感应强度大小为B5 T，方向垂直纸面向里。现将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性)从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率为P100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R100 ，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子，则下列说法中正确的是(),图8 A.金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷 B.该发电机的电动势为100 V C.离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为103 m/s D.每秒钟有6.251018个离子打在金属板N上,答案BD,图9 (1)出射粒子的动能Em； (2)粒子从飘
9、入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0； (3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件。,高频考点八对称思维法在复合场中的应用,1.对称思维法常见的应用 (1)运动的对称性，如竖直上抛运动中物体向上、向下运动的两过程中同位置处速度大小相等，加速度相等； (2)结构的对称性，如均匀带电的圆环，在其圆心处产生的场强为零； (3)几何关系的对称性，如粒子从某一直线边界射入磁场，再从同一边界射出磁场时，速度与边界的夹角相等； (4)场的对称性，等量同种、异种电荷形成的场具有对称性；电流周围的磁场，条形磁铁和通电螺线管周围的磁场等都具有对称性。,2.用对称性解题的关键 分析问题时抓住事物在
10、某一方面的对称性，例如对称的运动、对称的结构、对称的作用力、对称的几何关系、对称的电路等。利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，快速简便地求解问题。,【典例】 如图10所示，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、重力不计的带正电粒子从y轴上的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轴的b点时速度方向恰好与y轴垂直。求：,图10,(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小v1； (2)匀强电场的电场强度大小E； (3
11、)粒子从开始到第三次经过x轴的时间t总。,解析(1)根据题意可知，大致画出粒子在复合场中的运动轨迹，如图所示：,变式1改变释放点的位置 将【典例】中的带电粒子在a(2h，2h)点由静止释放，粒子第二次经过x轴时恰好过坐标原点O。求：,图11 (1)匀强电场的电场强度大小E； (2)粒子从开始运动到第五次经过x轴时的时间t。,解析(1)粒子运动轨迹如图所示：,变式2改变电场方向 将【典例】中x轴下方的匀强电场方向改成与x轴负方向成45角，如图12所示，粒子仍从a(0，h)点释放，一段时间后若粒子沿平行电场线方向进入电场，且粒子沿电场线移动的最大距离为h，求：,图12 (1)匀强电场的电场强度大小E； (2)粒子从开始到第三次经过x轴的时间t。,解析(1)带电粒子运动轨迹如图所示：,反思总结 1.运动过程的分解方法 (1)以“场”的边界将带电粒子的运动过程分段； (2)分析每段运动带电粒子的受力情况和初速度，判断粒子的运动性质； (3)建立联系：前、后两段运动的关联为带电粒子过关联点时的速度； (4)分段求解：根据题设条件，选择计算顺序。 2.周期性和对称性的应用 相邻场问题大多具有周期性和对称性，解题时一是要充分利用其特点画出带电粒子的运动轨迹，以帮助理顺物理过程，如本题；二是要注意周期性和对称性对运动时间的影响。,
高考物理二轮复习 专题三 电场和磁场 第2讲 带电粒子在复合场中的运动课件
