高考物理二轮复习 第一部分 专题4 第二讲 带电粒子在磁场和复合场中的运动精品课件.ppt

第2讲带电粒子在磁场和复合场中的运动 答案 b 1 2012 广东高考 质量和电荷量都相等的带电粒子m和n 以不同的速率经小孔s垂直进入匀强磁场 运行的半圆轨迹如图4 2 3中虚线所示 下列表述正确的是 a m带负电 n带正电b m的速率小于n的速率c 洛伦兹力对m n做正功d m的运行时间大于n的运行时间 答案 a 2 2012 北京高考 处于匀强磁场中的一个带电粒子 仅在磁场力作用下做匀速圆周运动 将该粒子的运动等效为环形电流 那么此电流值 a 与粒子电荷量成正比b 与粒子速率成正比c 与粒子质量成正比d 与磁感应强度成正比 答案 d 3 2012 太原模拟 如图4 2 4所示 两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相同的匀强磁场 圆的直径和正方形的边长相等 两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域 速度方向均与磁场方向垂直 进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心 进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界 从中点进入 则下面判断正确的是 a 两电子在两磁场中运动时 其半径一定相同b 两电子在两磁场中运动的时间一定不相同c 进入圆形磁场区域的电子一定先飞离磁场d 进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场 答案 ad 1 组合场模型 电场 磁场 重力场 或其中两种场 并存 但各位于一定区域 并且互不重叠的情况 2 三种场力 1 重力g mg 方向总是竖直向下 恒力 做功只取决于初末位置的高度差 2 电场力f qe 方向与场强方向及电性有关 做功只取决于初末位置的电势差 3 洛伦兹力f洛 qvb v b 方向用左手定则判定 洛伦兹力永不做功 如图4 2 5所示 直线oa与y轴成 30 角 在aoy范围内有沿y轴负方向的匀强电场 在aox范围内有一个矩形区域的匀强磁场 该磁场区域的磁感应强度b 0 2t 方向垂直纸面向里 一带电微粒电荷量q 2 10 14c 质量m 4 10 20kg 微粒在y轴上的某点以速度v0垂直于y轴进入匀强电场 并以速度v 3 104m s垂直穿过直线oa 运动中经过矩形磁场区域后 最终又垂直穿过x轴 不计微粒重力 求 结果保留两位有效数字 1 带电微粒进入电场时的初速度v0多大 2 带电微粒在磁场中做圆周运动的半径 3 画出粒子运动轨迹图并求出最小矩形磁场区域的长和宽 解析 1 带电微粒做类平抛运动把速度v分解如图所示 v0 vcos30 2 6 104m s 答案 1 2 6 104m s 2 0 3m 3 图见解析0 6m0 56m 1 2012 襄阳模拟 如图4 2 6所示 两导体板水平放置 两板间电势差为u 带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入 穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场 则粒子射入磁场和射出磁场的m n两点间的距离d随着u和v0的变化情况为 a d随v0增大而增大 d与u无关b d随v0增大而增大 d随u增大而增大c d随u增大而增大 d与v0无关d d随v0增大而增大 d随u增大而减小 答案 a 2 2012 大连模拟 如图4 2 7所示 回旋加速器d形盒的半径为r 所加磁场的磁感应强度为b 被加速的质子从d形盒中央由静止出发 经交变电场加速后射出 设质子在磁场中做匀速圆周运动的周期为t 若忽略质子在电场中的加速时间 则下列说法正确的是 a 如果只增大交变电压u 则质子在加速器中运行时间将变短b 如果只增大交变电压u 则电荷的最大动能会变大c 质子在电场中加速的次数越多 其最大动能越大d 质子在磁场中的运动周期是交流电源的周期的两倍 答案 a 1 复合场模型 电场 磁场 重力场 或其中两种场 并存于同一区域的情况 2 运动情况分析带电粒子在混合场中做什么运动 取决于带电粒子所受的合外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 1 当带电粒子在复合场中所受合外力为零时 做匀速直线运动 如速度选择器 2 当带电粒子所受的重力与电场力等值反向 洛伦兹力提供向心力时 带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动 3 受力分析及解题观点 1 带电粒子在混合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的结合 分析方法和力学问题的分析方法基本相同 不同之处是多了电场力 洛伦兹力 2 带电粒子在混合场中的运动问题 除了利用力学即动力学观点 能量观点来分析外 还要注意电场和磁场对带电粒子的作用特点 如电场力做功与路径无关 洛伦兹力方向始终和运动速度方向垂直永不做功等 20分 2012 安徽江南十校联考 如图4 2 9所示 半圆有界匀强磁场的圆心o1在x轴上 oo1距离等于半圆磁场的半径 磁感应强度大小为b1 虚线mn平行x轴且与半圆相切于p点 在mn上方是正交的匀强电场和匀强磁场 电场场强大小为e 方向沿x轴负向 磁场磁感应强度大小为b2 b1 b2均垂直纸面 方向如图所示 有一群相同的正粒子 以相同的速率沿不同方向从原点o射入第 象限 其中沿x轴正方向进入磁场的粒子经过p点射入mn后 恰好在正交的电磁场中做直线运动 粒子质量为m 电荷量为q 粒子重力不计 1 求粒子初速度大小和有界半圆磁场的半径 2 若撤去磁场b2 求经过p点射入电场的粒子从y轴出电场时的坐标 3 试证明 题中所有从原点o进入第 象限的粒子都能在正交的电磁场中做直线运动 3 证明 设从o点入射的任一粒子进入b1磁场时 速度方向与x轴成 角 粒子出b1磁场与半圆磁场边界交于q点 如图所示 找出轨迹圆心 可以看出四边形oo1qo2四条边等长是平行四边形 所以半径o2q与oo1平行 所以从q点出磁场速度与o2q垂直 即与x轴垂直 所以垂直进入mn边界 进入正交电磁场e b2中都有qv0b2 eq 故粒子做直线运动 5分 答案 见规范解答 答案 d 2 2012 郑州模拟 如图所示 真空中存在着下列四种有界的匀强电场e和匀强磁场b区域 一带正电的小球 电荷量为 q 质量为m 从该复合场边界上方的某一高度由静止开始下落 那么小球可能沿直线通过下列哪种复合场区域 解析 对带正电的小球进行受力分析可知只有在选项b所示的复合场区域其所受洛伦兹力 重力 电场力可以平衡 故选b 答案 b 3 2012 浙江高考 如图4 2 11所示 两块水平放置 相距为d的长金属板接在电压可调的电源上 两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场 将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面 从喷口连续不断喷出质量均为m 水平速度均为v0 带相等电荷量的墨滴 调节电源电压至u 墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动 进入电场 磁场共存区域后 最终垂直打在下板的m点 1 判断墨滴所带电荷的种类 并求其电荷量 2 求磁感应强度b的值 3 现保持喷口方向不变 使其竖直下移到两板中间的位置 为了使墨滴仍能到达下板m点 应将磁感应强度调至b 则b 的大小为多少 答案 c 如图4 2 13所示 在足够大的空间范围内 同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场 电场强度为e 磁感应强度为b 足够长的光滑绝缘斜面固定在水平面上 斜面倾角为30 有一带电的物体p静止于斜面顶端 物体p对斜面无压力 若给物体p一个水平的初速度使其向