2020版高考物理一轮复习第九章专题七带电粒子在叠加场中的运动教案新人教版.docx

专题七带电粒子在叠加场中的运动突破1带电粒子在叠加场中运动的应用实例装置原理图规律速度选择器若qv0BEq，即v0，粒子做匀速直线运动磁流体发电机等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板分别带正、负电，两极板间电压为U时稳定，qqv0B，Uv0Bd电磁流量计当qqvB时，有v，流量QSv2霍尔元件在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差这个现象称为霍尔效应考向1速度选择器的工作原理 (2019浙江杭州模拟)在如图所示的平行板器件中，匀强电场E和匀强磁场B互相垂直一束初速度为v的带电粒子从左侧垂直电场射入后沿图中直线从右侧射出粒子重力不计，下列说法正确的是()A若粒子沿轨迹出射，则粒子的初速度一定大于vB若粒子沿轨迹出射，则粒子的动能一定增大C若粒子沿轨迹出射，则粒子可能做匀速圆周运动D若粒子沿轨迹出射，则粒子的电势能可能增大【解析】初速度为v的带电粒子从左侧垂直电场射入后沿图中直线从右侧射出，则qvBqE，若粒子沿轨道出射，粒子所受向上的力大于向下的力，但由于粒子电性未知，所以粒子所受的电场力与洛伦兹力方向不能确定，初速度和动能的变化无法确定，故A、B均错误；若粒子沿轨迹出射，粒子受电场力、洛伦兹力，不可能做匀速圆周运动，故C错误；若粒子沿轨迹出射，如果粒子带负电，所受电场力方向向上，洛伦兹力方向向下，电场力做负功，粒子的电势能增大，故D正确【答案】D考向2磁流体发电的工作原理 (多选)如图是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性)，垂直磁场喷入，每个离子的速度为v，负载电阻阻值为R，当发电机稳定发电时，负载中电流为I，则()Aa板电势比b板电势低B磁流体发电机的电动势EBdvC负载电阻两端的电压大小为BdvD两板间等离子体的电阻率【解析】参看磁流体发电机的装置图，利用左手定则可知，正、负微粒通过发电机内部时，带正电微粒向上偏，带负电微粒向下偏，则知a板电势比b板电势高，所以A错误；当发电机稳定发电时，对微粒有F洛F电，即Bqvq，得电动势EBdv，所以B正确；由闭合电路欧姆定律有URUrE，又EBdv，则负载电阻两端的电压URmbmc BmbmamcCmcmamb Dmcmbma解析：设电场强度为E、磁感应强度为B、三个微粒的带电量均为q，它们受到的电场力Eq方向均竖直向上微粒a在纸面内做匀速圆周运动，有Eqmag；b在纸面内向右做匀速直线运动，有EqBqvbmbg；c在纸面内向左做匀速直线运动，有EqBqvcmcg；可得：mbmamc.分析解决此类问题的关键环节(1)认识带电物体所在区域中场的组成，一般是电场、磁场和重力场中两个场或三个场的复合场(2)正确进行受力分析是解题的基础，除了重力、弹力、摩擦力以外，特别要注意电场力和洛伦兹力(3)在正确受力分析的基础上进行运动分析，注意运动情况和受力情况的相互结合，要特别关注一些特殊时刻所处的特殊状态(临界状态)考向2带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电粒子在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，分析时应注意：(1)分析带电粒子所受各力尤其是洛伦兹力的变化情况，分阶段明确物体的运动情况(2)根据物体各阶段的运动特点，选择合适的规律求解匀速直线运动阶段：应用平衡条件求解匀加速直线运动阶段：应用牛顿第二定律结合运动学公式求解变加速直线运动阶段：应用动能定理、能量守恒定律求解 (2019河北保定模拟)(多选)如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直在电、磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球，小球可沿圆环自由运动O点为圆环的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点，Ob沿水平方向已知小球所受电场力与重力大小相等现将小球从环的顶端a点由静止释放下列判断正确的是()A当小球运动的弧长为圆周长的时，洛伦兹力最大B当小球运动的弧长为圆周长的时，洛伦兹力最大C小球从a点运动到b点，重力势能减小，电势能增大D小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小【解析】小球受到水平向左的电场力和竖直向下的重力，二力大小相等，故二力的合力方向与水平方向成45角斜向左下方，类比重力场可知，小球运动到圆弧bc的中点时，即小球运动的弧长为圆周长的时，速度最大，此时的洛伦兹力最大，故A错误，B正确小球由a点运动到b的过程中，电场力和重力均做正功，重力势能和电势能都减小，故C错误小球从b点运动到c点的过程中，电场力做负功，电势能增加；因重力和电场力的合力方向与水平方向成45角斜向左下方，当小球运动到圆弧bc的中点时速度最大，所以小球从b点运动到c点过程中，动能先增大后减小，故D正确【答案】BD3(2019河南六市一模)(多选)如图所示，半径为R的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于轨道平面向里一可视为质点、质量为m、电荷量为q(q0)的小球由轨道左端A点无初速度滑下，当小球滑至轨道最低点C时，给小球再施加一始终水平向右的外力F，使小球能保持不变的速率滑过轨道右侧的D点若轨道的两端等高，小球始终与轨道接触，重力加速度为g，则下列判断正确的是(BD)A小球在C点对轨道的压力大小为qBB小球在C点对轨道的压力大小为3mgqBC小球从C到D的过程中，外力F的大小保持不变D小球从C到D的过程中，外力F的功率逐渐增大解析：小球从A到C，只有重力做功，由机械能守恒有mgRmv2，得小球到达C点时的速度v，在C点由牛顿第二定律有FNqvBmgm，解得FN3mgqB，再由牛顿第三定律可知小球在C点对轨道的压力大小为3mgqB，故A错误，B正确；从C到D，小球速率不变，由于轨道对小球的支持力和洛伦兹力不做功，则重力做负功的功率和外力F做正功的功率始终大小相等，设速度方向与竖直方向夹角为，则有mgvcosFvsin，得F，因逐渐减小，则外力F逐渐增大，外力F的功率逐渐增大，故C错误，D正确4(2019湖南师范大学附中质检)(多选)一质量为m、电荷量为q的圆环，套在与水平面成角的足够长的绝缘粗糙细杆上，圆环的直径略大于杆的直径，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中现给圆环一沿杆向上方向的初速度(取初速度方向为正方向)，以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是(ABD)解析：当qBv0mgcos时，圆环受到的弹力FN先变小后变大，摩擦力FfFN也先变小后变大，圆环减速的加速度a也先变小后变大；当速