《高考物理总复习 第8章 磁场（第3课时）带电粒子在复合场中的运动课件1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习 第8章 磁场（第3课时）带电粒子在复合场中的运动课件1（52页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、第3课时带电粒子在复合场中的运动,基础过关 一、带电粒子在复合场中的运动 1.复合场：电场、_、重力场共存，或其中某两场共存。,考点一带电粒子在组合场和复合场中的运动(/d),磁场,2.带电粒子在复合场中运动的几种情况 (1)当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，粒子将_或做_运动。 (2)当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做_运动。 (3)当带电粒子所受的合外力充当向心力且大小不变时，粒子将做_。 (4)当带电粒子所受合外力大小与方向均变化时，粒子将做_曲线运动，这类问题一般用能量关系来处理。,静止,匀速直线,直线,匀速圆周运动,非匀变速,二、带电粒子在组合场中的运动
2、 (1)组合场：是指电场、磁场、重力场有两种场同时存在，但各位于一定的区域内且不重叠。 (2)对“组合场”问题的处理方法：进行分段处理，注意在两种区域交界处的边界问题与运动的连接条件。,【过关演练】 1.如图所示的平面直角坐标系xOy，在第象 限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴 正方向；在第象限的正三角形abc区域内 有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正 三角形边长为L，且ab边与y轴平行。一质量 为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h，0)点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负方
3、向成45角，不计粒子所受的重力。求：,(1)电场强度E的大小； (2)粒子到达a点时速度的大小和方向； (3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值。,要点突破 要点一带电粒子在组合场中运动处理方法 解决带电粒子在组合场中运动的一般思路： (1)明确组合场是由哪些场组合成的。 (2)判断粒子经过组合场时的受力和运动情况，并画出相应的运动轨迹简图。,(3)具体运动问题的思路方法如图,【例1】 (2015浙江10月选考)如图所示为水平放置的小型粒子加速器的原理示意图，区域和存在方向垂直纸面向里的匀强磁场B1和B2，长L1.0 m的区域存在场强大小E5.0104 V/m、方向水平向右的匀强电场。区域
4、中间上方有一离子源S，水平向左发射动能Ek04.0104 eV的氘核，氘核最终从区域下方的P点水平射出。S、P两点间的高度差h0.10 m。,答案(1)2.241014 J(2)0.06 m(3)1.2 T,要点二带电粒子在复合场中运动问题的分析方法 1.弄清复合场的组成，如磁场、电场的复合，磁场、重力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合等。 2.正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析。 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。 4.对于粒子连续通过几个不同区域、不同种类的场时，要分阶段进行处理。,5.画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律。
5、(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解。 (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解。 (3)当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解。 6.对于临界问题，注意挖掘隐含条件。,答案BC,精练题组 1.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力)，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是(),解析若电子水平向右运动，在A图中电场力水平向左，洛伦兹力竖直向下，故不可能；在B图中，电场力水平向左，洛伦兹力为零，故电子可能水平向右做匀减速直线运动；在C图中电场力竖直向下，洛伦兹力竖直向下，电子不可能向右做直线运动；
6、在D图中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向上，故电子不可能做水平向右的直线运动，因此只有选项B正确。 答案B,2.如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动。下列说法正确的是() A.微粒一定带负电 B.微粒动能一定减小 C.微粒的电势能一定增加 D.微粒的机械能不变,解析微粒爱到竖直向下的重力，水平方向的电场力，垂直速度方向的洛伦兹力，其中重力和电场力是恒力，由于微粒沿直线运动，则可以判断出其受到的洛伦兹力也是恒定的，即该微粒是做匀速直线运动，动能不变，所以B项错误；如果该微粒带正电，则受到向右的电场
7、力和向左下方的洛伦兹力，所以微粒受到的力不会平衡，故该微粒一定是带负电，A项正确；该微粒带负电，向左上方运动，所以电场力做正功，电势能一定是减小的，C项错误；因为重力势能增加，动能不变，所以该微粒的机械能增加，D项错误。 答案A,3.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是() A.该离子带负电荷 B.A点和B点位于不同高度 C.离子在C点时速度最大 D.离子到达B点时，将沿原曲线返回A点,解析因为离子由A运动到了B，由运动轨迹可判断
8、离子带正电，选项A错误；到达B点时速度为零，说明电场力做功为零，所以A点和B点位于同一等势面上，即同一高度，选项B错误；由于洛伦兹力不做功，在运动过程中，到C点时电场力做功最多，因此离子在C点时速度最大，选项C正确；在B点对离子受力分析可知，离子将向右重复曲线运动，选项D错误。 答案C,(1)求两极板间电压U； (2)若两极板不带电，保持磁场不变，该粒子仍沿中心线O1O2从O1点射入，欲使粒子从两板间左侧飞出，射入的速度v应满足什么条件？,(1)判断上极板所带电荷的种类，并求两极板间的电势差； (2)求匀强磁场的磁感应强度大小。,6.如图所示，在xOy平面直角坐标系的第一象限有射线OA，OA与
9、x轴正方向夹角为30，OA与y轴所夹区域内有沿y轴负方向的匀强电场，其他区域存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场。有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的P点沿着x轴正方向以初速度v0射入电场，运动一段时间后经过Q点垂直于射线OA进入磁场，经磁场偏转，过y轴正半轴上的M点再次垂直进入匀强电场。已知OPh，不计粒子重力，求：,基础过关 1.速度选择器(如图所示) (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相_。这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。 (2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是_ _，即v 。,考点二带电粒子在复合场中运动的实际应用(/d),垂直,电
10、场力等,于洛伦兹力,2.回旋加速器 回旋加速器是利用_对电荷的加速作用和 _对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子 的装置。由于带电粒子在匀强磁场中做匀速 圆周运动的周期T ，与速率无关，所以 只要交变电场的变化周期等于_，就可以使粒子每次通过电场时都能得到加速。粒子通过D形金属盒时，由于金属盒的静电屏蔽作用，盒内空间的电场极弱，所以粒子只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，设D形盒的半径为r，则 粒子获得的最大动能为 。,电场,磁场,_,粒子做圆周运动的周期,_,3.质谱仪 质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，从S2射出电场时的速度v ，然后经
11、过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D处，则S3与D的距离d ，跟带电粒子_成反比。,_,_,比荷的平方根,【过关演练】 1.回旋加速器的工作原理示意图如图所示。 置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒 间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可 忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒 面垂直，高频交流电频率为f，加速电 压为U。若A处粒子源产生的质子质量 为m、电荷量为q，在加速器中被加 速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是(),A.质子被加速后的最大速度不可能超过2Rf B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比 C.质子第2次
12、和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为21 D.不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变,答案A,2.如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是(),答案D,要点突破 要点粒子速度选择器、质谱仪、回旋加速器 粒子速度选择器、质谱仪、回旋加速器等实际应用问题要重视物理模型意识的培养，善于把握模型的本质，理解原理，学会变通。,【例1】 (多选)质谱仪是一种测定带电粒
13、子质 量和分析同位素的重要工具，它的构造原理 如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束 (速度可看为零)，经加速电场加速后垂直进入 有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上， 设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断() A.若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大 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，则离子质量一定相同 D.只要x相同，则离子的比荷一定相同,答案AD,【例2】 (多选)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是() A.粒子由加速器的中心附近进入加速器
14、 B.粒子由加速器的边缘进入加速器 C.粒子从磁场中获得能量 D.粒子从电场中获得能量,解析粒子由加速器的中心附近进入加速器，从电场中获取能量，最后从加速器边缘离开加速器，选项A、D正确。 答案AD,精练题组 1.(多选)如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(H)和氦核(He)。下列说法中正确的是() A.它们的最大速度相同 B.它们的最大动能相同 C.它们在D形盒中运动的周期相同 D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 答案AC,2.(多选)如图所示为阿尔法磁谱仪的内部结构 示意图，它曾由航天飞机携带升
15、空，安装在 阿尔法国际空间站中，用来探测宇宙射线。 现假设一束由两种不同粒子组成的宇宙射 线，恰好沿直线OO通过正交的电场和磁 场区域后进入匀强磁场B2，形成两条径迹，则下列说法中正确的是() A.粒子1进入磁场B2的速度小于粒子2的速度 B.粒子1进入磁场B2的速度等于粒子2的速度 C.粒子1的比荷大于粒子2的比荷 D.粒子1的比荷小于粒子2的比荷,答案BC,3.(多选)如图所示，一束正离子先后通过正交电场磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子流在区域中不偏转，进入区域后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的() A.电荷 B.质量 C.速度 D.比荷,答案CD,4.(多选)如图，带电平
16、行板中有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，带电小球从光滑绝缘导轨上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间，恰好沿水平方向做直线运动，现让小球从较低的b点开始自由滑下，经P点进入板间，在板间运动过程有() A.小球动能会增大 B.小球电势能会增大 C.小球所受电场力会增大 D.洛伦兹力增大,解析带电小球进入场区沿直线运动说明做匀速直线运动，受力平衡。若小球带负电，所受电场力、重力、洛伦兹力均竖直向下，小球受力不平衡，故小球带正电，并有qvBEqmg，小球从较低点滑下，进入复合场时速度变小，qvBEqmg，带电小球向下极板偏转而做曲线运动，洛伦兹力不做功，重力和电场力的合力做正功，动能增大，洛伦兹力增大，A、D对；电场力做负功，电势能增大，B对；电场力不变，C错。 答案ABD,
高考物理总复习 第8章 磁场（第3课时）带电粒子在复合场中的运动课件1
