高二4带电粒子在磁场中的运动201103197.doc

高二4 磁场对运动电荷的作用 基础知识一、带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动，综合应用了电场的知识和平抛运动的知识以及牛顿运动定律和运动学公式，考查力电综合的能力，是高考的重点。规律方法规律：（1）带电粒子平行于匀强电场进入后，在匀强电场中的加速运动：v或（2）带电粒子垂直于匀强电场进入后，在匀强电场中做类平抛运动，用运动的合成和分解方法解：时间，速度，偏转解题方法：（1）公式法：运用上述公式，求解时间、速度、位移等（2）逆向思维解题法：已知偏转量，求电压。（3）作图法：通过作图，运用几何规律，辅助解题。基础知识二、带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动主要是圆周运动，综合应用了磁场中关于洛伦兹力的知识和圆周运动中关于向心力、向心加速度和线速度、角速度等知识，还要应用几何中关于圆心角、圆周角等知识，和作图求解的能力，是高考的热点。规律方法规律：（1）带电粒子在匀强磁场中圆周运动的轨迹半径，周期（2）带电粒子在匀强磁场中圆弧运动（不满周期）的时间与空间的对应性，即实际运动时间与周期之比等于圆弧所对的圆心角与3600（）之比。方法：（1）作图法：根据带电粒子受力的方向和轨迹的半径和已知条件（起始位置、转折位置和终了位置等）确定带电粒子运动的轨迹，画出图，这一步是关键，起到承上启下的作用。（2）临界法：所谓临界是指最大、最小、最远、最近、最长、最短等，找出这些关节点，题目迎刃而解。（3）衔接：带电粒子如在两个不同的磁场（方向不同或大小不同或方向、大小都不同）中运动，要找出衔接点：位置、速度、半径的关联和区别。基础知识三、带电粒子在电磁场中的运动带电粒子在电磁场中的运动，既考查电场、磁场的知识，又考查平抛运动和圆周运动的知识，还考查运动的衔接的能力，和应用数学方法主要是几何方法解决物理问题的能力，是高考的难点。2008年高考，竟有10题之多。规律：掌握知识要点：根据洛仑兹力等于向心力求带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式和周期公式，即由，得，以及。利用时间与空间的关系：即时间与周期之比等于圆心角与360度之比，即。方法：（1）作图法：有关电磁场的高考题，大部分是带电粒子在电场磁场中的运动的内容，因为这部分内容可以和其它知识综合。解带电粒子在电磁场中的运动的题目, 作者多年对高考题的研究认为:关键是作图.，可以说，图画出来了,画对了,这题就基本解出来了，解对了，所谓”行百里者半九十”是也.。但如图画错，此题必错无疑。当然画不出图，就解不出来，不等于画出图，就一定能解对。（2）数学方法：解物理题，除了运用物理规律外，还有运用数学规律，如代数法，几何法等。（3）注意带电粒子在电场中运动和在磁场中运动的衔接条件:如该点速度的大小和方向相同。速度方向往往是圆周运动的切线等。例题1如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y和Y长为L，相距d，足够大的竖直屏与两板右侧相距b在两板间加上可调偏转电压U，一束质量为m、带电量为+q的粒子（不计重力）从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出 （1）证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心点；（2）求粒子能从极板间飞出，两板间所加偏转电压U的范围；（3）求粒子可能到达屏上区域的长度YYv0L Adb例题2.如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t，若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。两个微粒所受重力均忽略。新微粒运动的 A.轨迹为pb,至屏幕的时间将小于tB.轨迹为pc,至屏幕的时间将大于tC.轨迹为pb，至屏幕的时间将等于tD.轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t 例题3. 如图所示，在一个圆形区域内，有两个方向相反都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A244为边界的两个半圆形区域I、II中，A244与A1A3的夹角巍峨哦600.一质量为m, 带电量为q的粒子以某一速度从I区的边缘点A1处沿与A1A3成300角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A244的方向3圆心O进入II区，最后再从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t, 求I区和II区中磁感应强度的大小（忽略粒子重力）。 zxyOv例题4、在如图所示的空间中，存在场强为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向，磁感应强度为B的匀强磁场一质子（电荷量为e）在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动据此可以判断出 A质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高B质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能增大；沿z轴正方向电势降低C质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高D质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正 方向电势降低 第11题图例题51930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙。下列说法正确的是A离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量练习计算题1、在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示不计粒子重力，求：M、N两点间的电势差UMN；粒子在磁场中运动的轨道半径r；粒子从M点运动到P点的总时间t v0BMOxNPy 2如图所示，在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场，方向垂直纸面向里，圆筒正下方有小孔C与平行金属板M、N相通。两板间距离为d，两板与电动势为E的电源连接，一带电量为q、质量为m的带电粒子（重力忽略不计），开始时静止于C点正下方紧靠N板的A点，经电场加速后从C点进入磁场，并以最短的时间从C点射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电荷量的损失，且碰撞后以原速率返回。求：筒内磁场的磁感应强度大小；带电粒子从A点出发至重新回到A点射出所经历的时间。3（07四川）如图所示，在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方形的匀强电场，场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。A是y轴上的一点，它到座标原点O的距离为h；C是x轴上的一点，到O点的距离为l ，一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域，继而通过C点进入大磁场区域，并再次通过A点。此时速度方向与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求：（1）粒子经过C点时速度的大小合方向；（2）磁感应强度的大小B。yyEACO42006全国卷I17 图中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO运动，由O射出。不计重力作用。可能达到上述目的OabO办法是A.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外5设空间