高考物理大一轮复习 微专题12 带电粒子在复合场中的运动课件 新人教版.ppt

磁场 第九章 微专题12带电粒子在复合场中的运动 栏 目 导 航 命题点一带电粒子在叠加场中的运动命题点二带电粒子在组合场中的运动考点三考点四模拟演练 稳基提能课后回顾 高效练习 1 带电体在叠加场中无约束情况下的运动 1 洛伦兹力 重力并存 若重力和洛伦兹力平衡 则带电体做匀速直线运动 若重力和洛伦兹力不平衡 则带电体将做复杂的曲线运动 因洛伦兹力不做功 故机械能守恒 由此可求解问题 2 静电力 洛伦兹力并存 不计重力的微观粒子 若静电力和洛伦兹力平衡 则带电体做匀速直线运动 若静电力和洛伦兹力不平衡 则带电体将做复杂的曲线运动 因洛伦兹力不做功 可用动能定理求解问题 带电粒子在叠加场中的运动 3 静电力 洛伦兹力 重力并存 若三力平衡 一定做匀速直线运动 若重力与静电力平衡 一定做匀速圆周运动 若合力不为零且与速度方向不垂直 将做复杂的曲线运动 因洛伦兹力不做功 可用能量守恒定律或动能定理求解问题 2 带电体在叠加场中有约束情况下的运动带电体在叠加场中受轻杆 轻绳 圆环 轨道等约束的情况下 常见的运动形式有直线运动和圆周运动 此时解题要通过受力分析明确变力 恒力做功情况 并注意洛伦兹力不做功的特点 运用动能定理 能量守恒定律结合牛顿运动定律求解 1 通过计算判断 小球m能否到达圆环的最高点 2 小球m速度最大时 圆环对小球m的弹力 3 小球m电势能变化量的最大值 答案 1 见解析 2 0 096n沿圆环径向向外 3 0 2016j 解析 1 设m n在转动过程中 绳对m n做的功分别为wt wt 则wt wt 0 设m到达圆环最高点时 m n的动能分别为ekm ekn 对m 洛伦兹力不做功 由动能定理得qer mmgr wt ekm 对n 由动能定理得wt mngr ekn 联立解得ekm ekn 0 06j 即m在圆环最高点时 系统动能为负值 故m不能到达圆环的最高点 2 设n转过 角时 m n的速度大小分别为vm vn 因m n做圆周运动的半径和角速度均相同 故vm vn 对m 洛伦兹力不做功 由动能定理得 带电粒子在叠加场中运动的分析方法 1 弄清叠加场的组成 2 进行受力分析 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 当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时 根据受力平衡列方程求解 当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时 应用牛顿运动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 1 小球带何种电荷 2 小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功 3 小球从f点飞出时磁场同时消失 小球离开f点后的运动轨迹与轨道ac所在直线的交点为g g点未标出 求g点到d点的距离 答案 1 带正电荷 2 27 6j 3 2 26m 1 设在地面上方的真空室内存在匀强电场和匀强磁场 已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的 电场强度的大小e 4 0v m 磁感应强度的大小b 0 15t 今有一个带负电的质点以v 20m s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动 求此带电质点的电量与质量之比q m以及磁场的所有可能方向 角度可用反三角函数表示 解析 根据带电质点做匀速直线运动的条件 得知此带电质点所受的重力 电场力和洛伦兹力的合力必定为零 由此推知此三个力的同一竖直平面内 如图所示 质点的速度垂直纸面向外 1 组合场 电场与磁场各位于一定的区域内 并不重叠 电场 磁场交替出现 2 分析思路 1 划分过程 将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段 对不同的阶段选取不同的规律处理 2 找关键点 确定带电粒子在场区边界的速度 包括大小和方向 是解决该类问题的关键 3 画运动轨迹 根据受力分析和运动分析 大致画出粒子的运动轨迹图 有利于形象 直观地解决问题 带电粒子在组合场中的运动 1 粒子源发射粒子的速度v0及从b点离开磁场的粒子在磁场中运动的最长时间tm 2 电场强度的方向及大小 带电粒子在分离电场和磁场中的运动问题分析 1 带电粒子在电场和磁场的组合场中运动 根据粒子在运动过程中的受力情况 确定运动轨迹 计算粒子的运动时间 位移等物理量 由于电场与磁场是分离的 带电粒子在电场中受到恒定的电场力作用 加速度恒定 可能做匀变速直线运动 也可能做匀变速曲线运动 进入磁场之后 在磁场中受到洛伦兹力作用 粒子在磁场中做匀速圆周运动 2 处理带电粒子在电场中的运动 用动能定理较为简单 3 解题过程中要注意不要漏解 解析 1 由于电场力做功与路径无关 且点电荷从a点沿不同方向射出时到达b点时动能最大 说明在圆周上b点的电势最低 则过b点所作外接圆的切线为b点的等势线 又因为电场线总是与等势面相垂直 且由高等势面指向低等势面 故图中的ob方向即为场强方向设外接圆半径为r 由几何关系知l 2rcos30 由功能关系知电场力做功等于动能增量 ek eq r rsin30 解得r 0 3m e 18n c 1 小球从a点出发时的初速度大小 2 磁感应强度b的大小 3 2018 江西红色七校模拟 如图所示 粒子源o可以源源不断地产生初速度为零的正离子同位素 即这些正离子带相同的电荷量q 质量却不相同 所有的正离子先被一个电压为u0的匀强加速电场加速 再从两板中央垂直射入一个匀强偏转电场 已知此偏转电场两板间距为d 板间电压为2u0 偏转后通过下极板上的小孔p离开电场 经过一段匀速直线运动后 正离子从q点垂直于边界ab进入一正方形区域匀强磁场 磁感应强度为b 方向垂直于纸面向里 不计正离子的重力及离子