高考物理二轮专题复习 第1部分 专题知识攻略 139 带电粒子在组合场、叠加场中的运动课件 新人教版.ppt

第9讲带电粒子在组合场 叠加场中的运动 1 组合场的特点 重力场 电场或磁场各占据一个区域 相邻场有着共同的分界面或相距一定的距离 带电粒子在场中受到相应的力作用 2 粒子的运动特点 1 带电粒子在匀强电场中运动 若初速度为零 则一定做匀加速直线运动 若初速度与电场线平行 则做匀变速直线运动 若初速度与电场线垂直 则做类平抛运动 2 带电粒子垂直进入匀强磁场后 在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 注意确定好圆心 半径和轨迹 热点1带电粒子在组合场中的运动 审题指导 解此题的关键有两点 1 将带电粒子的运动分成不同的阶段 在电场中做类平抛运动 磁场中做匀速圆周运动 2 画出运动的轨迹 抓住过程连接处的速度 灵活应用对称性 借题发挥 处理带电粒子在组合场中运动问题的思路 1 分析带电粒子在每一个场中的受力情况和运动情况 2 根据区域和运动规律的不同 将粒子的整个运动过程划分为几个子过程 选择相应的物理规律 如分析带电粒子在电场中的运动过程可运用牛顿第二定律结合运动学公式进行处理 也可用功能关系处理 分析带电粒子在磁场中的匀速圆周运动时应运用数学知识找出粒子做圆周运动的圆心 半径 3 根据受力分析和运动分析 大致画出粒子的运动轨迹 注意找出粒子处在分段运动的连接点时的速度 针对训练1 如图所示的平面直角坐标系xoy 在第 象限内有平行于y轴的匀强电场 方向沿y轴正方向 在第 象限的正三角形abc区域内有匀强磁场 方向垂直于xoy平面向里 正三角形边长为l 且ab边与y轴平行 一质量为m 电荷量为q的粒子 从y轴上的p 0 h 点 以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场 通过电场后从x轴上的a 2h 0 点进入第 象限 又经过磁场从y轴上的某点进入第 象限 且速度与y轴负方向成45 角 不计粒子所受的重力 求 1 电场强度e的大小 2 粒子到达a点时速度的大小和方向 3 abc区域内磁场的磁感应强度b的最小值 带电粒子在叠加场中做什么运动 取决于带电粒子所受的合力及其初始状态的速度 因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析 常见以下几种情况 1 匀速直线运动或静止 带电粒子在叠加场中所受合力为零 利用共点力的平衡条件列式求解 2 匀速圆周运动 带电粒子在叠加场中所受重力和电场力平衡 洛伦兹力提供所需要的向心力 根据牛顿第二定律和圆周运动的知识列式求解 3 较复杂的运动 若叠加场是由几段不同的区域构成 且不同区域的叠加场的构成不同 这时应根据粒子经过不同区域时的受力情况选择合适的物理规律进行分段处理 热点2带电粒子在叠加场中的运动 审题指导 解此题关键是分析带电粒子在叠加场中做匀速直线运动和匀速圆周运动的条件 并画出正确的受力分析及其运动轨迹 由几何知识得op r rsin60 pqcos60 0 27m x轴上入射点p离o点距离至少为0 27m 答案 1 2 0m s方向斜向上与x轴夹角为60 2 1 0n c方向竖直向上 3 x轴上入射点p离o点距离至少为0 27m 借题发挥 带电粒子在叠加场中运动的处理方法 1 弄清叠加场的组成特点 2 正确分析带电粒子的受力及运动特点 3 画出粒子的运动轨迹 灵活选择不同的运动规律 若只有两个场且正交 例如 电场与磁场中满足qe qvb或重力场与磁场中满足mg qvb或重力场与电场中满足mg qe 都表现为匀速直线运动或静止 根据受力平衡列方程求解 三场共存时 合力为零 受力平衡 粒子做匀速直线运动 其中洛伦兹力f qvb的方向与速度v垂直 针对训练2 2014年四川攀枝花高三二模 如图所示 在竖直平面xoy内 y轴左侧有一水平向右的电场强度为e1的匀强电场和磁感应强度为b1的匀强磁场 y轴右侧有一竖直向上的电场强度为e2的匀强电场 第一象限内有一匀强磁场 一电荷量为 q 质量为m的粒子从x轴上的a点以初速度v与水平方向成 30 角沿直线运动到y轴上的p点 op d 粒子进入y轴右侧后在竖直面内做匀速圆周运动 然后垂直x轴沿半径方向从m点进入第四象限内 半径为d的圆形磁场区域 粒子在圆形磁场中偏转60 后从n点射出磁场 求 1 电场强度e1与e2大小之比 2 第一象限内磁场的磁感应强度b的大小和方向 3 粒子从a到n运动的时间 速度选择器 磁流体发电机 电磁流量计 回旋加速器 霍尔效应这些都是带电粒子在复合场中的运动实例 这类问题模型成熟固定 要求熟悉这几种模型的特点和规律 解答时只要抓住各种模型的特点即可 热点3电磁场技术的应用实例 例3 如图所示是一个质谱仪原理图 照相板ac长度为2l d为照相板的中点 速度选择器中p1 p2间的电场为e 垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为b 在照相板下方存在垂直纸面向外的偏转磁场 一质量为m 电荷量为q的带正电的粒子在加速电场中从s1由静止开始加速后进入速度选择器 刚好能从速度选择器沿直线运动进入偏转磁场后做圆周运动 粒子打在照相板上的d点 测得运动轨迹的直径为d 不考虑粒子的初速度及重力 1 求s1 s2间加速电场的电压u 2 若照相板绕c点逆时针转过 60 角 欲使粒子仍打在照相板上的d点 求偏转磁场的磁感应强度 审题指导 解此题的关键有两点 1 将粒子的运动分成三个不同的阶段 并灵活应用各阶段满足的条件及求解规律 2 画出在磁场中的运动轨迹 灵活应用数学关系 针对训练3 多选 中国科学院院士谢家麟是加速器物理学家 于20世纪60年代初领导完成一台可向高能发展的电子直线加速器 大功率速调管和电子回旋加速器等科研项目 如图为电子在回旋加速器中加速的示意图 回旋加速器d形盒半径为r 用来加速质量为m 电荷量为e的电子 使电子由静止加