高考物理大一轮复习 专题八 磁场 第3讲 带电粒子在复合场中的运动课件.ppt

第3讲 带电粒子在复合场中的运动 一 复合场与组合场1 复合场 共存 或其中某两种场共存区域 2 组合场 与 各位于一定的区域内 并不重叠 或在同一区域内 电场 磁场分时间段或分区域交替出现 电场 磁场 重力场 电场 磁场 3 重力考虑与否分三种情况 很小 忽略 1 对于微观粒子 如电子 质子 离子等一般不做特殊交代就可以不计其重力 因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比 可以 而对于一些实际物体 如带电小球 液滴 金属块等不做特殊交代时就应当考虑其重力 2 在题目中有明确交代的是否要考虑重力的 这种情况比较正规 也比较简单 3 对未知的带电粒子其重力是否可忽略又没有明确时 可采用假设法判断 假设重力计或者不计 结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确 否则假设错误 3 速度选择器 如图8 3 3所示 图8 3 3 1 平行板中电场强度e和磁感应强度b互相垂直 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qe qvb 即v 与粒子的电性 电荷量和质量 无关 4 磁流体发电机 1 磁流体发电是一项新兴技术 它可以把内能直接转化为电能 2 根据左手定则 如图8 3 4所示的b板是发电机 极 3 磁流体发电机两极板间的距离为l 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 blv 图8 3 4 正 5 电磁流量计电磁流量计的构造和原理 如图8 3 5所示 一圆形 也可是其他形状 导管的直径为d 用非磁性材料制成 其中有可以导电的液体在管内流动 导电液体中的自由电荷 正 负离子 在洛伦兹力作用下发生偏转 使a b间出现电势差 当自由电荷所受到的电场力与洛伦兹力平衡时 a b间的电势差就保持稳定 图8 3 5 基础检测 1 多选 磁流体发电是一项新兴技术 它可以把物体的内能直接转化为电能 如图8 3 6所示是它的示意图 平行金属板a b之间有一个很强的磁场 将一束等离子体 即高温下电离的气体 含有大量正 负离子 喷入磁场 a b两板间便产生电压 如果把a b和用电器连接 a b就是直流电源的两个电极 设a b两板间距为d 磁感应强度为b 等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入a b两板之间 则下列说法正确的是 图8 3 6 a a是直流电源的正极b b是直流电源的正极c 电源的电动势为b dvd 电源的电动势为qvb 答案 bc 2 多选 劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器 工作原理示意图如图8 3 7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处粒子源产生质子的质量为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 图8 3 7 答案 ac 考点1回旋加速器和质谱仪 考题题组 1 多选 2017年河南实验中学月考 如图8 3 8所示是医用回旋加速器的示意图 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 图8 3 8 答案 bc 2 2016年新课标 卷 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子 其示意图如图8 3 9所示 其中加速电压恒定 质子在入口处从静止开始被加速电场加速 经匀强磁场偏转后从出口离开磁场 若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速 为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场 需将磁感应强度增加到原来的12 倍 此离子和质子的质量比约为 图8 3 9 a 11b 12c 121 d 144 考点2 带电粒子在组合场中的运动 重点归纳1 在匀强电场 匀强磁场中可能的运动性质 2 电偏转 和 磁偏转 的比较 续表 3 如图8 3 10所示 在坐标系xoy的第一象限内斜线oc的上方存在垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为b 第四象限内存在磁感应强度大小未知 方向垂直纸面向里的匀强磁场 第三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场 在x轴负半轴上有一接收屏gd gd 2od d 现有一带电粒子 不计重力 从y轴上的a点 以初速度v0水平向右垂直射入匀强磁场 恰好垂直oc射出 并从x轴上的p点 未画出 进入第四象限内的匀强磁场 粒子经磁场偏转后又垂直y轴进入匀强电场并被接收屏接收 已知oc与x 考题题组 图8 3 10 考点3带电粒子在复合场中的运动 重点归纳 1 三种场力的特点 2 常用结论 1 带电粒子在三个场共同作用下做匀速圆周运动 必然是电场力和重力平衡 而洛伦兹力充当向心力 2 带电粒子在三个场共同作用下做直线运动 重力和电场力是恒力 它们的合力也是恒力 当带电粒子的速度平行于磁场时 不受洛伦兹力 因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动 当带电粒子的速度垂直于磁场时 一定做匀速运动 考题题组 4 多选 如图8 3 11所示 空间存在水平向左的匀强电场e和垂直纸面向外的匀强磁场b 在竖直平面内从a点沿ab ac方向抛出两带电小球 不考虑两带电小球间的相互作用 两小球所带电荷量始终不变 关于小球的运动 下列说法正确的是 图8 3 11 a 沿ab ac方向抛出的带电小球都可能做直线运动b 若沿ab运动小球做直线运动 则该小球带正电 且一定是匀速运动 c 若沿ac运动小球做直线运动 则该小球带负电 可能做匀加速运动 d 两小球在运动过程中机械能均保持不变答案 ab 5 2016年吉林长春外国语学校质检 如图8 3 12所示 直角坐标系xoy位于竖直平面内 在第四象限存在匀强磁场和匀强电场 磁场的磁感应强度为b 方向垂直xoy平面向里 电场线平行于y轴 一质量为m 电荷量大小为q的带负电的小球 从y轴上的a点水平向右抛出 经x轴上的m点进入电场和磁场 恰能做匀速圆周运