高考物理二轮复习提升 第一部分 专题三 第2讲 带电粒子在电场、磁场中的运动课件.ppt

第2讲 带电粒子在电场 磁场中的运动 1 双选 2012年新课标卷 如图3 2 1所示 平行板电容器的两个极板与水平地面成一定的角度 两极板与一直流电源相连 若一带电粒子恰能沿图中所示的水平直线通过电容器 则在此过程中 该粒子 图3 2 1 a 所受重力与电场力平衡c 动能逐渐增加 b 电势能逐渐增加d 做匀变速直线运动 解析 受力分析如图15所示 重力与电场力的合力与速度方向相反 所以粒子做匀减速直线运动 动能减小 所以a c错误 d正确 因为电场力与速度方向的夹角为钝角 所以电场力做负功 电势能增加 b正确 图15 答案 bd 2 双选 2012年全国理综卷 质量分别为m1和m2 电荷量分别为q1和q2的两个粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运 动 已知两个粒子的动量大小相等 下列说法正确的是 a 若q1 q2 则它们做圆周运动的半径一定相等b 若m1 m2 则它们做圆周运动的周期一定相等c 若q1 q2 则它们做圆周运动的半径一定不相等d 若m1 m2 则它们做圆周运动的周期一定不相等 答案 ac 3 双选 2012年山东卷 图3 2 2中虚线为一组间距相等的同心圆 圆心处固定一带正电的点电荷 一带电粒子以一定的初速度射入电场 实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹 a b c三点是实线与虚线的交点 则该粒子 图3 2 2a 带负电b 在c点所受的力最大c 在b点的电势能大于在c点的电势能d 由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 解析 根据粒子的运动轨迹可知 粒子带正电 a错误 根据库仑定律可知 离点电荷越近受力越大 b错误 从b点到c点电场力做正功 电势能减小 c正确 同心圆间距相等 所以a点到b点的电势差大于b点到c点的电势差 所以由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 d正确 答案 cd 1 若两狭缝平行且盘静止 如图丙 某一粒子进入磁场后 竖直向下打在感光板中心点m上 求该粒子在磁场中运动的时间t 2 若两狭缝夹角为 0 盘匀速转动 转动方向如图乙 要使穿过n1 n2的粒子均打到感光板p1 p2的连线上 试分析盘转动的角速度 的取值范围 设通过n1的所有粒子在盘旋转一圈的时间内都能到达n2 图3 2 3 图3 2 4 广东省高考题中 2010年考了带电粒子在磁场中的运动 2011年考了带电粒子在复合场中的运动 2012年也涉及了带电粒子在电场中的运动 所以2013年高考出题方向极容易再考查带电粒子只在电场中或者只在磁场中的运动 此讲是高考的热点 一般结合匀变速运动 圆周运动 功能关系 出现综合度较高的计算题 而且还考查运用数学知识解决物理问题的能力 带电粒子在磁场中的运动 例1 双选 2012年海南卷 空间存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场 图3 2 5中的正方形为其边界 一束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从o点入射 这两种粒子带同种电荷 它们的电荷量 质量均不同 但荷质比相同 且都包含不同速率的粒子 不计重力 下列说法正确的是 图3 2 5 a 入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同b 入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同c 在磁场中运动时间相同的粒子 其运动轨迹一定相同d 在磁场中运动时间越长的粒子 其轨迹所对的圆心角 一定越大 答案 bd 答案 b 带电粒子在电场中的运动 例2 如图3 2 7所示 水平放置的两块平行金属板 板长l0 10cm 两板的间距为d 2cm 一束电子以v0 4 107m s的初速度从两板中央水平射入板间 然后从板间飞出射到距离板l 45cm 宽d 20cm的荧光屏上 不计重力 荧光屏中点在两板间的中央线上 电子质量为0 91 10 30kg 电荷量e 1 6 10 19c 求 1 若电子飞入两板前 是从静止开始经历了加速电场的加 速 则该电场的电压多大 2 为了使带电粒子能射中荧光屏所有的位置 两板间所加 的电压应在什么范围内 图3 2 7 一般带电粒子在电场中的加速直线运动可用动能定理来求加速电压 加速后的速度等相关物理量 粒子在电场中的偏转是类平抛运动 可以用平抛运动的分解方法来解 最后从偏转电场出去打在屏幕上的运动是匀速直线运动 在分析时可以把最后的匀速运动分解到两个方向来解决问题 类似小船过河的问题 2 如图3 2 8所示的是示波管的原理示意图 从灯丝发射出来的电子经电压为u1的电场加速后 通过加速极板a上的小孔o1射出 沿中心线o1o2进入mn间的偏转电场 o1o2与偏转电场方向垂直 偏转电场的电压为u2 经过偏转电场的右端p1点离开偏转电场 然后打在垂直o1o2放置的荧光屏上的p2点 已知平行金属极板mn间的距离为d 极板长度为l 极板的右端与荧光屏之间的距离为l 不计电子之间的相互作用力及其所受的重力 且电子离开灯丝的初速度可忽略不计 电子的质量为m 电量为e 求 1 电子通过小孔o1时的速度大小v0 2 电子通过p1点时偏离中心线o1o2的距离y 3 若o1o2的延长线交于荧光屏上的o3点 而p2点到o3 点的距离称为偏转距离y 单位偏转电压引起的偏转距离 即 yu2 称为示波管的灵敏度 求该示波管的灵敏度 图3 2 8 带电粒子在周期性变化的电场中运动 例3 如图3 2 9甲所示 真空中相距d 5cm的两块平行金属板a b与电源连接 图中未画出 其中b板接地 电势为零 a板电势变化的规律如图乙所示 图3 2 9 带电粒子在周期性变化的电场中运动 一般是匀变速运动 如果是直线运动 则是加速运动和减速运动的交替 要注意板的宽度与带电粒子在加速和减速交替运动的距离关系 这种题一般适合用运动学公式来求解 要搞清楚在题目规定的条件下带电粒子在各个阶段的位移和末速度 3 双选 如图3 2 10甲所示 a板的电势ua 0 b板 的电势ub随时间的变化规律如图乙所示 则 图3 2 10 答案 bd 带电粒子在多个磁场中的偏转 1 粒子a射入区域 时速度的大小 2 当a离开区域 时 a b两粒子的y坐标之差 图3 2 11 解 1 设粒子a在区域 内做匀速圆周运动的圆心为c 在y轴上 半径为ra1 粒子速率为va 运动轨迹与两磁场区域边界的交点为p 如图19所示 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 图19 带电粒子在多个磁场中的运动一般会牵涉到半径的改变问题 这类问题中要考查学生运用数学知识解决物理问题的能力 主要是几何中有关圆的知识和三角函数的运算 有时还要用到对称性来解决问题 4 两平面荧光屏互相垂直放置 在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x轴和y轴 交点o为原点 如图3 2 12所示 在y 0