高考物理大一轮总复习 热点专题突破 带电粒子在复合场中常见的三种轨迹课件.ppt

热点概述 带电粒子在复合场中运动 运动的轨迹往往对称和谐 异彩纷呈 常见有 拱桥 形 葡萄串 形 心连心 形等 一 拱桥 形带电粒子在磁场和电场中交替运动 在磁场中的轨迹为半圆 进入电场时速度方向与电场线平行 粒子在电场中做直线运动 如果粒子在电场中做往复运动 则粒子运动的轨迹为 拱桥 形 例证1 如图所示 在x轴上方有垂直于xoy平面的匀强磁场 磁感应强度为b 在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场 场强为e 一质量为m 电荷量为q的粒子从坐标原点o沿着y轴正方向射出 射出之后 第三次到达x轴时 它与o点的距离为l 求此时粒子射出时的速度大小和运动的总路程 重力不计 二 葡萄串 形当空间存在重力场 电场和周期性变化的磁场时 当电荷受到重力和电场力平衡时 有磁场时做圆周运动 例证2 如图所示 在xoy坐标系内存在周期性变化的电场和磁场 电场沿y轴正方向 磁场垂直纸面 以向里为正 电场和磁场的变化规律如图所示 一质量m 3 2 10 13kg 电荷量q 1 6 10 10c的带电粒子 在t 0时刻以v0 8m s的速度从坐标原点沿x轴正向运动 不计粒子重力 求 1 粒子在磁场中运动的周期 2 t 20 10 3s时粒子的位置坐标 3 t 24 10 3s时粒子的速度 三 心连心 形当带电粒子在相邻的磁感应强度不同的磁场中做匀速圆周运动时其半径不同 因此粒子运动的轨迹为两个半圆的相互交叉 称为 心连心 形 例证3 2013 陕西高三质检 如图所示 两个同心圆是磁场的理想边界 内圆半径为r 外圆半径为r 磁场方向垂直于纸面向里 内 外圆之间的环形区域的磁感应强度为b 内圆中的磁感应强度为 t 0时 一个质量为m 带电荷量为 q的离子 不计重力 从内圆上的a点沿半径方向飞进环形磁场 刚好没有飞出磁场 1 求离子的速度大小 2 离子自a点射出后在两个磁场间不断地飞进飞出 求从t 0开始经多长时间第一次回到a点 3 求从t 0开始到离子第二次回到a点 离子在内圆磁场中运动的时间共为多少 4 画出从t 0到第二次回到a点离子运动的轨迹 小圆上的黑点为圆周的等分点 供画图时参考 1 如图甲所示 竖直挡板mn左侧空间有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场 电场和磁场的范围足够大 电场强度e 40n c 磁感应强度b随时间t变化的关系图象如图乙所示 选定磁场垂直纸面向里为正方向 t 0时刻 一质量m 8 10 4kg 带电荷量q 2 10 4c的微粒在o点具有竖直向下的速度v 0 12m s o 是挡板mn上一点 直线oo 与挡板mn垂直 取g 10m s2 求 1 微粒再次经过直线oo 时与o点的距离 2 微粒在运动过程中离开直线oo 的最大高度 3 水平移动挡板 使微粒能垂直射到挡板上 挡板与o点间的距离应满足的条件 2 微粒运动半周后向上匀速运动 运动的时间为t 5 s 轨迹如图所示 位移大小s vt 0 6 m 1 88m 因此 微粒离开直线oo 的最大高度h s r 2 48m 3 若微粒能垂直射到挡板上的某点p p点在直线oo 下方时 由图象可知 挡板mn与o点间的距离应满足 l 2 4n 0 6 m n 0 1 2 若p点在直线oo 上方 由图象可知 挡板mn与o点间的距离应满足 l 2 4n 1 8 m n 0 1 2 综合以上两种情况 得挡板mn与o点间的距离应满足 l 1 2n 0 6 m n 0 1 2 答案 1 1 2m 2 2 48m 3 1 2n 0 6 m n 0 1 2 2 如图甲所示 与纸面垂直的竖直面mn的左侧空间中存在竖直向上的场强大小为e 2 5 102n c的匀强电场 上 下及左侧无界 一个质量为m 0 5kg 电荷量为q 2 0 10 2c的可视为质点的带正电小球 在t 0时刻以大小为v0的水平初速度向右通过电场中的一点p 当t t1时刻在电场所在空间中加上一如图乙所示随时间周期性变化的磁场 使得小球能竖直向下通过d点 d为电场中小球初速度方向上的一点 pd间距为l d到竖直面mn的距离dq为l 设磁感应强度垂直纸面向里为正 g 10m s2 1 如果磁感应强度b0为已知量 使得小球能竖直向下通过d点 求磁场每一次作用时间t0的最小值 用题中所给物理量的符号表示 2 如果磁感应强度b0为已知量 试推出满足条件的时刻t1的表达式 用题中所给物理量的符号表示 3 若小球能始终在电磁场所在空间做周期性运动 则当小球运动的周期最大时 求出磁感应强度b0及运动的最大周期t的大小 用题中所给物理量的符号表示 解析 1 当小球仅有电场作用时 mg eq 小球将做匀速直线运动 在t1时刻加入磁场 小球在时间t