高考物理一轮复习 第十一章第三节 带电粒子在复合场中的运动课件 人教版.ppt

第三节带电粒子在复合场中的运动 本节目录 基础梳理 自学导引 要点透析 直击高考 考点探究 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 技法提炼 思维升华 一 带电粒子在复合场中的运动1 复合场 电场 磁场和重力场并存或两种场并存 或分区域并存 粒子在复合场运动时要考虑 和重力作用 2 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 时 将处于静止状态或做匀速直线运动 静电力 洛伦兹力 为零 2 匀速圆周运动当带电粒子所受的 与 大小相等 方向相反时 带电粒子在 的作用下 在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 3 非匀变速曲线运动当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化 且与初速度方向不在同一条直线上时 粒子做非匀变速曲线运动 这时粒子运动轨迹既不是圆弧 也不是抛物线 重力 电场力 洛伦兹力 垂直 速度 qvb 2 磁流体发电机 如图 1 磁流体发电是一项新兴技术 它可以把 能直接转化为 能 2 根据左手定则 如图中的b板是发电机 3 磁流体发电机两极板间的距离为d 等离子体速度为v 磁场磁感应强度为b 则两极板间能达到的最大电势差u 内 电 正极 bdv 洛伦兹力 电势差 平衡 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 这个现象称为霍尔效应 所产生的电势差称为 或霍尔电压 其原理如图所示 名师点拨 分析带电粒子在复合场中的运动时 如果没有明确指出 则对于微观粒子如电子 质子 粒子 离子等其重力可忽略不计 对于实际物体 如带电小球 液滴 金属块等一般应考虑重力 电势差 霍尔电势差 一 电偏转和磁偏转的比较 即时应用1如图所示 在虚线所示宽度范围内 用场强为e的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转 角 在同样宽度范围内 若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场 使该粒子穿过该区域 并使偏转角也为 不计粒子的重力 则 1 匀强磁场的磁感应强度是多大 2 粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大 二 带电粒子在复合场中运动的一般思路1 分析方法和一般思路 1 弄清复合场的组成 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情况的场的问题 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 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 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 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 对于临界问题 注意挖掘隐含条件 2 复合场中粒子重力是否考虑的三种情况 1 对于微观粒子 如电子 质子 离子等 因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小 可以忽略 而对于一些实际物体 如带电小球 液滴 金属块等一般应当考虑其重力 2 在题目中有明确说明是否要考虑重力的 这种情况比较正规 也比较简单 3 不能直接判断是否要考虑重力的 在进行受力分析与运动分析时 要由分析结果确定是否要考虑重力 即时应用2如图所示 竖直平面xoy内存在水平向右的匀强电场 场强大小e 10n c 在y 0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场 磁感应强度大小b 0 5t 一带电荷量q 0 2c 质量m 0 4kg的小球由长l 0 4m的细线悬挂于p点 小球可视为质点 现将小球拉至水平位置a无初速释放 小球运动到悬点p正下方的坐标原点o时 悬线突然断裂 此后小球又恰好能通过o点正下方的n点 g 10m s2 求 1 小球运动到o点时的速度大小 2 悬线断裂前瞬间拉力的大小 3 on间的距离 答案 1 2m s 2 8 2n 3 3 2m 考点1带电粒子在 组合场 中的运动 2011 高考大纲全国卷 如图 与水平面成45 角的平面mn将空间分成 和 两个区域 一质量为m 电荷量为q q 0 的粒子以速度v0从平面mn上的p0点水平向右射入 区 粒子在 区运动时 只受到大小不变 方向竖直向下的电场作用 电场强度大小为e 在 区运动时 只受到匀强磁场的作用 磁感应强度大小为b 方向垂直于纸面向里 求粒子首次从 区离开时到出发点p0的距离 粒子的重力可以忽略 考点2带电粒子在 复合场 中的运动 2012 高考浙江卷 如图所示 两块水平放置 相距为d的长金属板接在电压可调的电源上 两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场 将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面 从喷口连续不断喷出质量均为m 水平速度均为v0 带相等电荷量的墨滴 调节电源电压至u 墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动 进入电场 磁场共存区域后 最终垂直打在下板的m点 1 判断墨滴所带电荷的种类 并求其电荷量 2 求磁感应强度b的值 3 现保持喷口方向不变 使其竖直下移到两板中间的位置 为了使墨滴仍能到达下板m点 应将磁感应强度调至b 则b 的大小为多少 审题指导 解此题的关键是抓住两点 1 在电场区域的运动状态及条件 2 进入电场 磁场共存区域墨滴的运动状态 总结提升 带电粒子 体 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 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 范例 20分 2012 高考天津卷 对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义 如图所示 质量为m 电荷量为q的铀235离子 从容器a下方的小孔s1不断飘入加速电场 其初速度可视为零 然后经过小孔s2垂直于磁场方向进入磁感应强度为b的匀强磁场中 做半径为r的匀速圆周运动 离子行进半个圆周后离开磁场并被收集 离开磁场时离子束的等效电流为i 不考虑离子重力及离子间的相互作用 寻规探法批注 在电场中做匀加速直线运动 可利用动能定理求速度 批注 在磁场中做匀速圆周运动 利用牛顿第二定律求解 批注 利用电流强度的定义式确定离子的个数 批注 分离的原因是在磁场中圆周运动的轨道半径不同 造成半径不同的原因是电场的加速电压变化 建模感悟 1 无论是速度选择器 回旋加速器 还是质谱仪 电磁流量计 其实质都是带电粒子在电磁场中的运动