83《带电粒子在复合场中的运动》

高三物理第一轮复习高三物理第一轮复习 班级 班级 姓名 姓名 高三物理备课组高三物理备课组 第第 页页 8 3 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 4 课时 课时 第第 1 课时课时 分立电磁场分立电磁场 考点预习考点预习 分立电磁场 分立电磁场 特点特点 阶段性 阶段性 电场和磁场分开 带电粒子在某一阶段只受一种场力 并不是同时受两种场电场和磁场分开 带电粒子在某一阶段只受一种场力 并不是同时受两种场 力 故需根据不同情况选择不同规律解题 力 故需根据不同情况选择不同规律解题 方法 方法 电场 电场 加速 动能定理加速 动能定理 qU mv mv 或牛顿定律或牛顿定律 F ma 1 22 2 1 22 1 偏转 类平抛偏转 类平抛 运动的分解 运动的分解 磁场 磁场 有界磁场基本步骤 有界磁场基本步骤 临界问题 极值问题 边界问题 多解问题 临界问题 极值问题 边界问题 多解问题 速度是联系各阶段运动的桥梁 速度是联系各阶段运动的桥梁 电偏转与磁偏转的区别 电偏转与磁偏转的区别 垂直进入匀强磁场垂直进入匀强磁场垂直进入匀强电场垂直进入匀强电场 情情 境境 图图 洛伦兹力洛伦兹力 f qvB电场力电场力 F qE 受力受力 大小不变 方向时刻指向圆心 是变力 大小不变 方向时刻指向圆心 是变力 大小和方向都不变 是恒力 大小和方向都不变 是恒力 运动运动 性质性质 匀速圆周运动 找圆心 定半径 算周期 匀速圆周运动 找圆心 定半径 算周期 类平抛运动 垂直电场方向类平抛运动 垂直电场方向 匀速直线运匀速直线运 动 平行电场方向动 平行电场方向 初速度为零的匀加速初速度为零的匀加速 直线运动 直线运动 速度速度大小不变 方向变 大小不变 方向变 大小和方向都变 大小和方向都变 轨迹轨迹圆弧 圆弧 抛物线 抛物线 规律规律 r T mv0 Bq 2 m Bq t T 2 m Bq vx v0 vy t x v0t y t2 Eq m Eq 2m t L v0 应用应用电视机显像管 电视机显像管 示波器示波管 示波器示波管 质谱仪质谱仪 汤姆生学生 阿斯顿汤姆生学生 阿斯顿 如图 如图 8 3 1 所示 已知 所示 已知 U B r 求 求 m q 选修选修 3 1 第八章第八章 磁磁 场场 使用时间 使用时间 2014 年年 11 月月 S1 初速为 初速为 0 的匀加速直线运动 的匀加速直线运动 m qU vmvqU 2 2 1 2 S2 匀速直线运动 匀速直线运动 S3 匀速圆周运动 匀速圆周运动 q mU BqB mv r 21 22 2 rB U m q 质谱仪与质谱线质谱仪与质谱线 作用 作用 测量带电粒子的质量 测量带电粒子的质量 分析同位素 分析同位素 回旋加速器回旋加速器 1932 年 美 劳伦斯 年 美 劳伦斯 原理 电场原理 电场 加速 磁场加速 磁场 偏转 偏转 条件 粒子在匀强磁场做匀速圆周运动的周期与交变电流的周期相同 条件 粒子在匀强磁场做匀速圆周运动的周期与交变电流的周期相同 T磁 磁 T电电 对不同粒子对不同粒子 f 不同不同 m qB T f qB m T 2 12 m q 有关计算 有关计算 每次加速 每次加速 相同 相同 qUWEk 电 相邻两次 相邻两次 m qU vvmvmvqU 2 2 1 2 1 2 12 2 1 2 2 加速加速 n 次 次 m nqU vvnqUmvmv nn 2 2 1 2 1 2 0 2 0 2 当当 v0 0 时 时 m nqU vn 2 粒子动能 若已知 粒子动能 若已知 n v0 则 则 m nqU vvt 2 2 0 若已知 加速器半径若已知 加速器半径 R 则 则 m qBR v qB mv R t t 2 2 1 tkt mvE 图图 8 3 2 A A 图图 8 3 3 图图 8 3 1 A US1 S2 r D S3 高三物理第一轮复习高三物理第一轮复习 班级 班级 姓名 姓名 高三物理备课组高三物理备课组 第第 页页 可将加速过程看作统一的匀加速直线运动 可将加速过程看作统一的匀加速直线运动 md qU m qE a 每次加速时间 每次加速时间 总加速时间 总加速时间 n n v d t n tv E dBR a v t t 总 作用与优缺点 直线加速器 作用与优缺点 直线加速器 略略 重点难点重点难点 例题例题 1 如图如图 8 3 4 所示 水平放置的两块长直平行金属板所示 水平放置的两块长直平行金属板 a b 相距相距 d 0 10 m a b 间的间的 电场强度为电场强度为 E 5 0 105 N C b 板下方整个空间存在着磁感应强度大小为板下方整个空间存在着磁感应强度大小为 B 6 0 T 方向垂直 方向垂直 于纸面向里的匀强磁场 今有一质量为于纸面向里的匀强磁场 今有一质量为 m 4 8 10 25 kg 电荷量为 电荷量为 q 1 6 10 18C 的带正电 的带正电 的粒子的粒子 不计重力不计重力 从贴近 从贴近 a 板的左端以板的左端以 v0 1 0 106m s 的初速度水平射入匀强电场 刚好从的初速度水平射入匀强电场 刚好从 狭缝狭缝 P 处穿过处穿过 b 板而垂直进入匀强磁场 最后粒子回到板而垂直进入匀强磁场 最后粒子回到 b 板的板的 Q 处处 图中未画出图中未画出 不计板 不计板 a b 的厚度 求 的厚度 求 P Q 之间的距离之间的距离 L 例题例题 2 如图 如图 8 3 5 所示 直角三角形所示 直角三角形 OAC 30 区域内有区域内有 B 0 5T 的匀强磁场 方向如的匀强磁场 方向如 图所示 两块平行极板图所示 两块平行极板 M N 接在电压为接在电压为 U 的直流电源上 左板为高电势 带正电的粒子从的直流电源上 左板为高电势 带正电的粒子从 靠近靠近 M 板由静止开始加速 从板由静止开始加速 从 N 板的小孔射出电场后 垂直板的小孔射出电场后 垂直 OA 的方向从的方向从 P 点进入磁场中 点进入磁场中 带电粒子的比荷为带电粒子的比荷为 105 C kg O P 间距离为间距离为 L 0 3 m 全过程不计粒子所受的重力 全过程不计粒子所受的重力 q m 若加速电压若加速电压 U 120V 通过计算说明粒子从三角形 通过计算说明粒子从三角形 OAC 的哪一边离开磁场 的哪一边离开磁场 求粒子分别从求粒子分别从 OA OC 边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间 边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间 图图 8 3 4 图图 8 3 5 选修选修 3 1 第八章第八章 磁磁 场场 使用时间 使用时间 2014 年年 11 月月 达标检测达标检测 如图如图 8 3 6 所示是质谱仪的工作原理示意图 带电粒子从容器所示是质谱仪的工作原理示意图 带电粒子从容器 A 的下方小孔的下方小孔 S1飘入电势差飘入电势差 为为 U 的加速电场 其初速度几乎为零 然后经的加速电场 其初速度几乎为零 然后经 S2进入速度选择器 速度选择器内相互正交的进入速度选择器 速度选择器内相互正交的 匀强磁场和匀强电场的强度分别为匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 10 2T 和和 E 104V m 再经平板 再经平板 S 的狭缝的狭缝 P 进入匀强磁场进入匀强磁场 中 磁感应强度为中 磁感应强度为 B0 5 10 3T 最后打在胶片 最后打在胶片 A1A2上 根据位置可测得粒子的质量或比荷 上 根据位置可测得粒子的质量或比荷 不计粒子重力 不计粒子重力 对正 负电荷 图中加速电场和速度选择器中磁场方向应该如何 对正 负电荷 图中加速电场和速度选择器中磁场方向应该如何 若从若从 S1进入的粒子是电子 进入的粒子是电子 质量为质量为 m 9 1 10 31kg 电荷量大小为 电荷量大小为 e 1 6 10 19C 则 则加速电压加速电压 U 为为 多少 电子打在胶片多少 电子打在胶片 A1A2上的什么位置 上的什么位置 已知氢的三种同位素氕已知氢的三种同位素氕 氘 氘 氚 氚 1 1H 2 1H 3 1H 的质量分别为的质量分别为 m1 1 6726 10 27kg m2 6 6467 10 27kg m3 5 0117 10 27kg 若某粒子通过速 若某粒子通过速 度选择器时电场强度变为度选择器时电场强度变为 E 7 4 102V m 且 且打在胶片打在胶片 A1A2上的位置在上的位置在 P 的左边的左边 L 1 23m 其余不变 试判断该粒子是何种粒子 其余不变 试判断该粒子是何种粒子 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器 其核心部分是两个回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器 其核心部分是两个 D 形形 金属盒 两盒分别和一高频交流电源两极相接 以便在盒间的窄缝中形成匀强电场 使粒子每金属盒 两盒分别和一高频交流电源两极相接 以便在盒间的窄缝中形成匀强电场 使粒子每 次穿过狭缝都得到加速 两盒放在匀强磁场中 磁场方向垂直于盒底面 粒子源置于盒的圆心次穿过狭缝都得到加速 两盒放在匀强磁场中 磁场方向垂直于盒底面 粒子源置于盒的圆心 附近 若粒子源射出的质子电荷量为附近 若粒子源射出的质子电荷量为 q 1 6 10 19C 质量为 质量为 m 1 67 10 27kg 粒子最大回转半 粒子最大回转半 径径 Rm 1m 磁感应强度为 磁感应强度为 B 0 5T 交变电压为 交变电压为 U 2 104V 窄缝宽度 窄缝宽度 d 0 01cm 其运动轨迹 其运动轨迹 如图如图 8 3 7 所示 求 所示 求 两个两个 D 形盒内有无电场 质子在形盒内有无电场 质子在 D 形盒内做何种运动 形盒内做何种运动 所加交流所加交流 电频率是多大 电频率是多大 离子离开加速器的速度为多大 最大动能为多少 离子离开加速器的速度为多大 最大动能为多少 质子加速的时间是多少 质子加速的时间是多少 运动的总时间是多少 运动的总时间是多少 A S1 S2 图图 8 3 6 图图 8 3 7 高三物理第一轮复习高三物理第一轮复习 班级 班级 姓名 姓名 高三物理备课组高三物理备课组 第第 页页 如图如图 8 3 8 所示 在所示 在 x 轴的上方有沿轴的上方有沿 y 轴负方向的匀强电场 电场强度为轴负方向的匀强电场 电场强度为 E 在 在 x 轴的下方轴的下方 等腰三角形等腰三角形 CDM 区域内有垂直于区域内有垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场 磁感应强度为平面向外的匀强磁场 磁感应强度为 B 其中 其中 C D 在在 x 轴上 它们到原点轴上 它们到原点 O 的距离均为的距离均为 a 45 现将一质量为 现将一质量为 m 带电量为 带电量为 q 的正电粒子 的正电粒子 从从 y 轴上的轴上的 P 点由静止释放 不计重力作用与空气阻力的影响 点由静止释放 不计重力作用与空气阻力的影响 若粒子第一次进入磁场后若粒子第一次进入磁场后 恰好垂直恰好垂直 CM 射出磁场 求射出磁场 求 P O 间的距离 间的距离 若粒子第一次进入磁场后恰好平行于若粒子第一次进入磁场后恰好平行于 x 轴射轴射 出磁场 求出磁场 求 P O 间的距离 间的距离 若带电粒子第一次进入磁场后又能返回电场 则若带电粒子第一次进入磁场后又能返回电场 则 P O 间的最间的最 大距离是多少大距离是多少 如图如图 8 3 9 所示的平面直角坐标系所示的平面直角坐标系 xOy 在第 在第 象限内有平行于象限内有平行于 y 轴的匀强电场 方向沿轴的匀强电场 方向沿 y 轴正方向 在第轴正方向 在第 象限的正三角形象限的正三角形 abc 区域内有匀强磁场 方向垂直于区域内有匀强磁场 方向垂直于 xOy 平面向里 正三平面向里 正三 角形边长为角形边长为 L 且 且 ab 边与边与 y 轴平行 一质量为轴平行 一质量为 m 电荷量为 电荷量为 q 的粒子 从的粒子 从 y 轴上的轴上的 P 0 h 点 以大小为点 以大小为 v0的速度沿的速度沿 x 轴正方向射入电场 通过电场后从轴正方向射入电场 通过电场后从 x 轴上的轴上的 a 2h 0 点进入第点进入第 象限 又经过磁场从象限 又经过磁场从 y 轴上的某点进入第轴上的某点进入第 象限 且速度与象限 且速度与 y 轴负方向成轴负方向成 45 角 不计粒子所角 不计粒子所 受的重力 求 受的重力 求 电场强度电场强度 E 的大小 的大小 粒子到达粒子到达 a 点时速度的大小和方向 点时速度的大小和方向 abc 区域内磁区域内磁 场的磁感应强度场的磁感应强度 B 的最小值 的最小值 第第 2 课时课时 叠加场叠加场 正交电磁场正交电磁场 图图 8 3 8 图图 8 3 9 选修选修 3 1 第八章第八章 磁磁 场场 使用时间 使用时间 2014 年年 11 月月 考点预习考点预习 正交电磁场 正交电磁场 特点 电场和磁场在同一个空间中垂直 带电粒子同时受电场力和洛伦兹力两种力 特点 电场和磁场在同一个空间中垂直 带电粒子同时受电场力和洛伦兹力两种力 方法 方法 同时考虑电场力和洛伦兹力 注意电场力和洛伦兹力的特点 以及对运动的改变作用 同时考虑电场力和洛伦兹力 注意电场力和洛伦兹力的特点 以及对运动的改变作用 画出粒子运动轨迹 灵活选择不同的运动规律 画出粒子运动轨迹 灵活选择不同的运动规律 匀速直线运动匀速直线运动 平衡条件求解 曲线运动平衡条件求解 曲线运动 动能定理求解 动能定理求解 速度选择器 速度选择器 如图如图 8 3 14 所示 两水平平行板之间有竖直向下的电场所示 两水平平行板之间有竖直向下的电场 E 和方向垂直纸面向和方向垂直纸面向 里的匀强磁场里的匀强磁场 B 当一带正电微粒 当一带正电微粒 m q 不计重力 不计重力 以不同的速度由电容器左端水平射入时 以不同的速度由电容器左端水平射入时 要使粒子沿直线通过电磁场 应满足的条件是 要使粒子沿直线通过电磁场 应满足的条件是 注 注 当满足条件时 粒子的运动与当满足条件时 粒子的运动与 q 大小 正负均无关大小 正负均无关 不计重力不计重力 注意注意 B E v 的方的方 向关系 向关系 霍尔效应霍尔效应 如图 如图 8 3 15 和和 8 3 16 所示 厚度为所示 厚度为 h 宽度为 宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感的导体板放在垂直于它的磁感 应强度为应强度为 B 的匀强磁场中 当电流通过导体板时 在导体板的上侧面的匀强磁场中 当电流通过导体板时 在导体板的上侧面 A 和下侧面和下侧面 A 之间会产之间会产 生电势差生电势差 霍尔效应 霍尔效应 解释 洛伦磁力使运动电子聚集在导体板的一侧 在另一侧会出现多余的正电荷 从而形成横解释 洛伦磁力使运动电子聚集在导体板的一侧 在另一侧会出现多余的正电荷 从而形成横 向电场 当向电场 当 qE qvB 时 上下两侧面之间形成稳定的电势差 时 上下两侧面之间形成稳定的电势差 磁流体发电机磁流体发电机 气体内能 气体内能 电能 如图电能 如图 8 3 17 和和 8 3 18 所示 所示 等离子体 高温电离气体 含等量异种电荷 对外呈中性 等离子体 高温电离气体 含等量异种电荷 对外呈中性 原理 原理 S 断开 断开 qE qvB 上正下负 上正下负 E 场强场强 E Bv 此时电动势 此时电动势 dvBEdUE max S 闭合 等效内阻为 闭合 等效内阻为 R I E r rR dvB rR E P 22 L r S 重点难点重点难点 例题例题 1 如图如图 8 3 19 所示 宽度为所示 宽度为 l 0 8m 的某一区域存在相互垂直的匀强电场的某一区域存在相互垂直的匀强电场 E 与匀强磁与匀强磁 vB E 8 3 14 图图 8 3 15 h A A I B d 图图 8 3 16 图图 8 3 18 R S E r R S v 图图 8 3 17 高三物理第一轮复习高三物理第一轮复习 班级 班级 姓名 姓名 高三物理备课组高三物理备课组 第第 页页 场场 B 其大小 其大小 E 2 108N C B 10T 一带正电荷的粒子以某一初速度由 一带正电荷的粒子以某一初速度由 M 点垂直电场和磁点垂直电场和磁 场方向射入 沿直线运动 从场方向射入 沿直线运动 从 N 点离开 若只撤去磁场 则粒子从点离开 若只撤去磁场 则粒子从 P 点射出且速度方向发生点射出且速度方向发生 了了 45 的偏转 求粒子的比荷的偏转 求粒子的比荷 不计粒子的重力不计粒子的重力 例题例题 2 电磁流量计广泛应用于测量可导电流体电磁流量计广泛应用于测量可导电流体 如污水如污水 在管中的流量在管中的流量 在单位时间内通过管在单位时间内通过管 内横截面的流体的体积内横截面的流体的体积 为了简化 假设流量计是如图为了简化 假设流量计是如图 8 3 20 所示的横截面为长方形的一段管所示的横截面为长方形的一段管 道 其中空部分的长 宽 高分别为图中的道 其中空部分的长 宽 高分别为图中的 a b c 流量计的两端与输送流体的管道相连接 流量计的两端与输送流体的管道相连接 图中虚线图中虚线 图中流量计的上下两面是金属材料 前后两面是绝缘材料 现于流量计所在处加磁图中流量计的上下两面是金属材料 前后两面是绝缘材料 现于流量计所在处加磁 感应强度为感应强度为 B 的匀强磁场 磁场方向垂直于前后两面 当导电流体稳定地流经流量计时 在的匀强磁场 磁场方向垂直于前后两面 当导电流体稳定地流经流量计时 在 管外将流量计上 下两表面分别与一串接了电阻管外将流量计上 下两表面分别与一串接了电阻 R 的电流表的两端连接 的电流表的两端连接 I 表示测得的电流值 表示测得的电流值 已知液体的电阻率为已知液体的电阻率为 不计电流表的内阻 则可求得流量为多少 不计电流表的内阻 则可求得流量为多少 达标检测达标检测 如图如图 8 3 21 所示的装置 左半部为速度选择器 右半部为匀强的偏转电场 一束同位素离所示的装置 左半部为速度选择器 右半部为匀强的偏转电场 一束同位素离 子流从狭缝子流从狭缝 S1射入速度选择器 能够沿直线通过速度选择器并从狭缝射入速度选择器 能够沿直线通过速度选择器并从狭缝 S2射出的离子 又沿着射出的离子 又沿着 与电场垂直的方向 立即进入场强大小为与电场垂直的方向 立即进入场强大小为 E 的偏转电场 最后打在照相底片的偏转电场 最后打在照相底片 D 上 已知同位上 已知同位 素离子的电荷量为素离子的电荷量为 q q 0 速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为 速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为 E0的匀强电场和磁的匀强电场和磁 感应强度大小为感应强度大小为 B0的匀强磁场 照相底片的匀强磁场 照相底片 D 与狭缝与狭缝 S1 S2的连线平行且距离为的连线平行且距离为 L 忽略重力 忽略重力 的影响 的影响 求从狭缝求从狭缝 S2射出的离子速度射出的离子速度 v0的大小 的大小 若打在照相底片上的离子在偏转电场中若打在照相底片上的离子在偏转电场中 沿速度沿速度 v0方向飞行的距离为方向飞行的距离为 x 求出 求出 x 与离子质量与离子质量 m 之间的关系式之间的关系式 用用 E0 B0 E q m L 表示表示 M L BE N P 图图 8 3 19 图图 8 3 21 图图 8 3 20 a b c 选修选修 3 1 第八章第八章 磁磁 场场 使用时间 使用时间 2014 年年 11 月月 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机 这种发电机与一般发电机不同 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机 这种发电机与一般发电机不同 它可以直接把内能转化为电能 它的发电原理是 将一束等离子体它可以直接把内能转化为电能 它的发电原理是 将一束等离子体 即高温下电离的气体 含即高温下电离的气体 含 有大量带正电和带负电的微粒 而从整体来说呈中性有大量带正电和带负电的微粒 而从整体来说呈中性 喷射人磁场 磁场中喷射人磁场 磁场中 A B 金属板上会金属板上会 聚集电荷 产生电压 设聚集电荷 产生电压 设 A B 两平行金属板的面积为两平行金属板的面积为 S 彼此相距 彼此相距 L 等离子体气体的导电 等离子体气体的导电 率为率为 即电阻率的倒数即电阻率的倒数 喷入速度为喷入速度为 v 板问磁感应强度板问磁感应强度 B 与气流方向垂直 与板相连的电阻的与气流方向垂直 与板相连的电阻的 阻值为阻值为 R 问流过问流过 R 的电流的电流 I 为多少 为多少 如图如图 8 3 23 所示 矩形管长为所示 矩形管长为 L 宽为 宽为 d 高为 高为 h 上下两平面是绝缘体 相距为 上下两平面是绝缘体 相距为 d 的两个的两个 侧面为导体 并用粗导线侧面为导体 并用粗导线 MN 相连 令电阻率为相连 令电阻率为 的水银充满管口 源源不断地流过该矩形的水银充满管口 源源不断地流过该矩形 管 若水银在管中流动的速度与加在管两端的压强差成正比 且当管的两端的压强差为管 若水银在管中流动的速度与加在管两端的压强差成正比 且当管的两端的压强差为 p 时 时 水银的流速为水银的流速为 v0 今在矩形管所在的区域加一与管子的上下平面垂直的匀强磁场 磁感应强 今在矩形管所在的区域加一与管子的上下平面垂直的匀强磁场 磁感应强 度为度为 B 图中未画出 图中未画出 稳定后 试求水银在管子中的流速 稳定后 试求水银在管子中的流速 如图如图 8 3 24 所示 水平放置的两块带电金属板所示 水平放置的两块带电金属板 a b 平行正对 极板长度为平行正对 极板长度为 L 板间距也为 板间距也为 L 板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为 板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为 B 的匀强磁场 假设电的匀强磁场 假设电 场 磁场只存在于两板间的空间区域 一质量为场 磁场只存在于两板间的空间区域 一质量为 m 的带电荷量为的带电荷量为 q 的粒子 不计重力及空气的粒子 不计重力及空气 阻力 阻力 以水平速度 以水平速度 v0从两极板的左端中间射入场区 恰好做匀速直线运动 求 从两极板的左端中间射入场区 恰好做匀速直线运动 求 金属板金属板 a b 间电压间电压 U 的大小 的大小 若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的 2 倍 粒子将击中上极板 倍 粒子将击中上极板 求粒子运动到达上极板时的动能大小 求粒子运动到达上极板时的动能大小 若撤去电场 粒子能飞出场区 求若撤去电场 粒子能飞出场区 求 m v0 q B L 满足的关系 满足的关系 若满足若满足 中条件 粒子在场区运动的最长时间 中条件 粒子在场区运动的最长时间 a b E B L L q v0 图图 8 3 24 M N d h L 图图 8 3 23 图图 8 3 22 高三物理第一轮复习高三物理第一轮复习 班级 班级 姓名 姓名 高三物理备课组高三物理备课组 第第 页页 第第 3 课时课时 叠加场叠加场 三场叠加三场叠加 考点预习考点预习 三种力比较 匀强电场与匀强磁场 三种力比较 匀强电场与匀强磁场 重力重力电场力电场力洛伦磁力洛伦磁力 大小大小 方向方向 是否恒力是否恒力 做功做功 约束问题与临界问题 约束问题与临界问题 无约束 无约束 即悬空即悬空 匀速直线运动 匀速直线运动 三力平衡 三力平衡 圆周运动 重力与电场力平衡 洛伦兹力提供向心力 用平衡条件和牛顿第二定律求解 圆周运动 重力与电场力平衡 洛伦兹力提供向心力 用平衡条件和牛顿第二定律求解 复杂曲线运动 合力不为零且与速度方向不垂直 因复杂曲线运动 合力不为零且与速度方向不垂直 因 F洛 洛不做功 可用能量守恒定律或动能 不做功 可用能量守恒定律或动能 定理求解 定理求解 有约束 带电体在复合场中受轻杆 轻绳 圆环 轨道 斜面等约束的情况下 常见的运动有约束 带电体在复合场中受轻杆 轻绳 圆环 轨道 斜面等约束的情况下 常见的运动 形式有直线运动和圆周运动 此时解题要通过受力分析明确变力 恒力做功情况 需要关注形式有直线运动和圆周运动 此时解题要通过受力分析明确变力 恒力做功情况 需要关注 弹力的作用 可用能量守恒定律结合牛顿定律求出结果 弹力的作用 可用能量守恒定律结合牛顿定律求出结果 临界值问题 由于带电粒子在复合场中受力情况复杂 运动情况多变 往往出现临界问题 临界值问题 由于带电粒子在复合场中受力情况复杂 运动情况多变 往往出现临界问题 这时应以题目中的这时应以题目中的 最大最大 最高最高 至少至少 恰好恰好 等词语为突破口 挖掘隐含条件 根等词语为突破口 挖掘隐含条件 根 据临界条件列出辅助方程 再与其他方程联立求解 据临界条件列出辅助方程 再与其他方程联立求解 一般步骤 一般步骤 弄清复合场的组成 电场与磁场 电场与重力场 磁场与重力场 磁场 电场 重力场三者弄清复合场的组成 电场与磁场 电场与重力场 磁场与重力场 磁场 电场 重力场三者 的复合 的复合 正确受力分析 除重力 弹力 摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析 正确受力分析 除重力 弹力 摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析 确定带电粒子的运动状态 注意运动情况和受力情况的结合 确定带电粒子的运动状态 注意运动情况和受力情况的结合 对于粒子连续通过几个不同情况场的问题 要分阶段进行处理 转折点的速度往往成为解题对于粒子连续通过几个不同情况场的问题 要分阶段进行处理 转折点的速度往往成为解题 的突破口 的突破口 画出粒子运动轨迹 灵活选择不同的运动规律 画出粒子运动轨迹 灵活选择不同的运动规律 当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时 根据受力平衡列方程求解 当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时 根据受力平衡列方程求解 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时 应用牛顿定律结合圆周运动规律求解 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时 应用牛顿定律结合圆周运动规律求解 当带电粒子做复杂曲线运动时 一般用动能定理或能量守恒定律求解 当带电粒子做复杂曲线运动时 一般用动能定理或能量守恒定律求解 选修选修 3 1 第八章第八章 磁磁 场场 使用时间 使用时间 2014 年年 11 月月 对于临界问题 注意挖掘隐含条件 对于临界问题 注意挖掘隐含条件 重点难点重点难点 例题例题 1 在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中 有一倾角为在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中 有一倾角为 足够长的光滑绝缘斜面 磁感应强度为足够长的光滑绝缘斜面 磁感应强度为 B 方向垂直于纸面向外 方向垂直于纸面向外 电场方向竖直向上 有一质量为电场方向竖直向上 有一质量为 m 电荷量为 电荷量为 q 的小球静止在斜的小球静止在斜 面顶端 这时小球对斜面的正压力恰好为零 如图面顶端 这时小球对斜面的正压力恰好为零 如图 8 3 25 所示 所示 若迅速把电场方向反转竖直向下 小球能在斜面上连续滑行多远 若迅速把电场方向反转竖直向下 小球能在斜面上连续滑行多远 所用时间是多少 所用时间是多少 例题例题 2 如图 如图 8 3 26 所示 水平向左的匀强电场所示 水平向左的匀强电场 E 4V m 垂直 垂直 纸面向里的匀强磁场纸面向里的匀强磁场 B 2T 质量 质量 m 1g 的带正电的小物块的带正电的小物块 A 从 从 M 点沿绝缘粗糙的竖直墙壁点沿绝缘粗糙的竖直墙壁 无初速滑下 滑行无初速滑下 滑行 0 8m 到到 N 点时 离开竖直墙壁做曲线运动 在点时 离开竖直墙壁做曲线运动 在 P 点时小物块点时小物块 A 瞬时受力瞬时受力 平衡 此时速度与水平方向呈平衡 此时速度与水平方向呈 450 若 若 P 与与 N 的高度差为的高度差为 0 8m 求 求 A 沿壁下滑过程中 沿壁下滑过程中 摩擦力所做的功 摩擦力所做的功 P 与与 N 的水平距离 的水平距离 达标检测达标检测 如图如图 8 3 27 所示 在互相垂直的水平方向的匀强电场 所示 在互相垂直的水平方向的匀强电场 E 已知 和匀强磁场 已知 和匀强磁场 B 已知 中 已知 中 有一固定的竖直绝缘杆 杆上套一个质量为有一固定的竖直绝缘杆 杆上套一个质量为 m 电量为 电量为 q 的小球 它们之间的摩擦因数为的小球 它们之间的摩擦因数为 现由静止释放小球 试分析小球运动的加速度和速度的变化情况 并求出最大速度现由静止释放小球 试分析小球运动的加速度和速度的变化情况 并求出最大速度 vm和最大和最大 加速度加速度 mg qE 如图如图 8 3 28 所示 在水平地面上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域 所示 在水平地面上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域 磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为 B 方向水平并垂直于纸面向里 一质量为 方向水平并垂直于纸面向里 一质量为 m 带电荷量为 带电荷量为 q 的带正电的带正电 微粒在此区域内沿竖直平面微粒在此区域内沿竖直平面 垂直于磁场方向的平面垂直于磁场方向的平面 做速度大小为做速度大小为 v 的匀速圆周运动 重力加的匀速圆周运动 重力加 速度为速度为 g 求此区域内电场强度的大小和方向 求此区域内电场强度的大小和方向 若某时刻微粒在场中运动到若某时刻微粒在场中运动到 P 点时 速度点时 速度 与水平方向的夹角为与水平方向的夹角为 60 如上图所示 且已知 如上图所示 且已知 P 点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的 半径 求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离 半径 求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离 当带电微粒运动至最高点时 将电场当带电微粒运动至最高点时 将电场 强度的大小变为原来的强度的大小变为原来的 方向不变 且不计电场变化对原磁场的影响方向不变 且不计电场变化对原磁场的影响 且带电微粒能落至地面 且带电微粒能落至地面 求带电微粒落至地面时的速度大小 求带电微粒落至地面时的速度大小 B E 图图 8 3 27 图图 8 3 26 M N A B E P 图图 8 3 28 图图 8 3 25 高三物理第一轮复习高三物理第一轮复习 班级 班级 姓名 姓名 高三物理备课组高三物理备课组 第第 页页 在光滑绝缘的水平面上有半圆柱形的凹槽在光滑绝缘的水平面上有半圆柱形的凹槽 ABC 截面半径 截面半径 R 0 4m 空间有竖直向下的匀强 空间有竖直向下的匀强 电场 一个质量电场 一个质量 m 0 02kg 带电量 带电量 q 1 0 10 3C 的小球的小球 可视为质点可视为质点 以初速度以初速度 v0 4m s 从从 A 点水平飞入凹槽 恰好撞在点水平飞入凹槽 恰好撞在 D 点 点 D 与与 O 的连线与水平方向夹角的连线与水平方向夹角 53 已知重力加速度 已知重力加速度 g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 试求 试求 小球从小球从 A 飞到飞到 D 所用的时间所用的时间 t 电场强度电场强度 E 的大小 的大小 A D 两点间的电势差两点间的电势差 UAD 一根长为一根长为 L 的绝缘细线 一端固定在的绝缘细线 一端固定在 O 点 另一端系一质量为点 另一端系一质量为 m 电量为 电量为 q 的带正电小球 的带正电小球 已知匀强磁场方向水平 且垂直与水平线已知匀强磁场方向水平 且垂直与水平线 OA 向里 磁感应强度为向里 磁感应强度为 B 同时还存在有水平向右 同时还存在有水平向右 的匀强电场 电场强度为的匀强电场 电场强度为 E 使图 使图 8 3 30 中的小球由静止开始释放 当小球摆到最低点时速中的小球由静止开始释放 当小球摆到最低点时速 度为多少 此时绳的拉力为多少 度为多少 此时绳的拉力为多少 图图 8 3 29 A O B E 图图 8 3 30 选修选修 3 1 第八章第八章 磁磁 场场 使用时间 使用时间 2014 年年 11 月月 第第 4 课时课时 交变电磁场交变电磁场 考点预习考点预习 交变电磁场 交变电磁场 有电场时无磁场 有磁场时无电场 有电场时无磁场 有磁场时无电场 一种场不变 另一种场周期性变化 一种场不变 另一种场周期性变化 方法 方法 关键是要熟悉带电粒子在电场和磁场中运动的特征 抓住电场和磁场交换时粒子受力情况的关键是要熟悉带电粒子在电场和磁场中运动的特征 抓住电场和磁场交换时粒子受力情况的 变化以及速度的关联 变化以及速度的关联 粒子在电场中都是做匀加速直线运动 在磁场中都是做匀速圆周运动 需注意的是电场和磁粒子在电场中都是做匀加速直线运动 在磁场中都是做匀速圆周运动 需注意的是电场和磁 场交换时间的限制与空间限制 场交换时间的限制与空间限制 重点难点重点难点 例题例题 1 两块板长为 两块板长为 L 1 4m 间距 间距 d 0 3m 水平放置的平行板 板间加有垂直于纸面向里 水平放置的平行板 板间加有垂直于纸面向里 B 1 25T 的匀强磁场 如图的匀强磁场 如图 8 3 10 1 所示 在两极板间加上如图所示 在两极板间加上如图 2 所示电压 当所示电压 当 t 0 时 有时 有 一质量一质量 m 210 15Kg 电量 电量 q 110 10C 带正电荷的粒子 以速度带正电荷的粒子 以速度 Vo 4 103m s 从两极正中央从两极正中央 沿与板面平行的方向射入 不计重力的影响 沿与板面平行的方向射入 不计重力的影响 画出粒子在板间的运动轨迹 画出粒子在板间的运动轨迹 求在两极板间求在两极板间 运动的时间 运动的时间 例题例题 2 两块足够大的平行金属极板水平放置 极板间加有空间分布均匀 大小随时间周期两块足够大的平行金属极板水平放置 极板间加有空间分布均匀 大小随时间周期 性变化的电场和磁场 变化规律分别如图性变化的电场和磁场 变化规律分别如图 8 3 11 图 图 所示 规定垂直纸面向里为磁感应所示 规定垂直纸面向里为磁感应 强度的正方向 强度的正方向 在 在 t 0 时刻由负极板释放一个初速度为