高考物理一轮复习 第八章 磁场（第3课时）带电粒子在复合场中的运动课件.ppt

第3课时带电粒子在复合场中的运动 考点一带电粒子在组合场中的运动 1 复合场中粒子重力是否考虑的三种情况 1 对于微观粒子 如电子 质子 离子等 因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小 可以忽略 而对于一些实际物体 如带电小球 液滴 金属块等一般应当考虑其重力 2 在题目中有明确说明是否要考虑重力的 这种情况按题目要求处理比较正规 也比较简单 3 不能直接判断是否要考虑重力的 在进行受力分析与运动分析时 要结合运动状态确定是否要考虑重力 2 磁偏转 和 电偏转 的差别 例1 2015 重庆卷 如图所示为某种离子加速器的设计方案 两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场 其中mn和m n 是间距为h的两平行极板 其上分别有正对的两个小孔o和o o n on d p为靶点 o p kd k为大于1的整数 极板间存在方向向上的匀强电场 两极板间电压为u 质量为m 带电量为q的正离子从o点由静止开始加速 经o 进入磁场区域 当离子打到极板上o n 区域 含n 点 或外壳上时将会被吸收 两虚线之间的区域无电场和磁场存在 离子可匀速穿过 忽略相对论效应和离子所受的重力 求 1 离子经过电场仅加速一次后能打到p点所需的磁感应强度大小 2 能使离子打到p点的磁感应强度的所有可能值 3 打到p点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间 方法总结 解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法 1 2016 济南模拟 如图所示 在x轴上方存在匀强磁场 磁感应强度大小为b 方向垂直于纸面向外 在x轴下方存在匀强电场 电场方向与xoy平面平行 且与x轴成45 夹角 一质量为m 电荷量为q q 0 的粒子以速度v0从y轴上p点沿y轴正方向射出 一段时间后进入电场 进入电场时的速度方向与电场方向相反 又经过一段时间t0 磁场方向变为垂直纸面向里 大小不变 不计重力 1 求粒子从p点出发至第一次到达x轴时所需的时间 2 若要使粒子能够回到p点 求电场强度的最大值 考点二带电粒子在叠加场中的运动 1 带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类 1 磁场力 重力并存 若重力和洛伦兹力平衡 则带电体做匀速直线运动 若重力和洛伦兹力不平衡 则带电体将做复杂的曲线运动 因洛伦兹力不做功 故机械能守恒 由此可求解问题 2 电场力 磁场力并存 不计重力的微观粒子 若电场力和洛伦兹力平衡 则带电体做匀速直线运动 若电场力和洛伦兹力不平衡 则带电体将做复杂的曲线运动 因洛伦兹力不做功 可用动能定理求解问题 3 电场力 磁场力 重力并存 若三力平衡 一定做匀速直线运动 若重力与电场力平衡 一定做匀速圆周运动 若合力不为零且与速度方向不垂直 将做复杂的曲线运动 因洛伦兹力不做功 可用能量守恒或动能定理求解问题 2 带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆 轻绳 圆环 轨道等约束的情况下 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 并注意洛伦兹力不做功的特点 运用动能定理 能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果 例2 2016 郑州模拟 一束硼离子以不同的初速度 沿水平方向经过速度选择器 从o点进入方向垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域 分两束垂直打在o点正下方的硼离子探测板上p1和p2点 测得op1 op2 2 3 如图甲所示 速度选择器中匀强电场的电场强度为e 匀强磁场的磁感应强度为b1 偏转磁场的磁感应强度为b2 若撤去探测板 在o点右侧的磁场区域中放置云雾室 硼离子运动轨迹如图乙所示 设硼离子在云雾室中运动时受到的阻力ff kq 式中k为常数 q为硼离子的电荷量 不计硼离子重力 求 1 硼离子从o点射出时的速度大小 2 两束硼离子的电荷量之比 3 两种硼离子在云雾室里运动的路程之比 2 2016 沈阳模拟 如图所示 有位于竖直平面上的半径为r的圆形光滑绝缘轨道 其上半部分处于竖直向下 场强为e的匀强电场中 下半部分处于垂直水平面向里的匀强磁场中 质量为m 带正电 电荷量为q的小球 从轨道的水平直径的m端由静止释放 若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零 求 带电粒子在交变电场 磁场中的运动1 解决带电粒子在交变电场 磁场中的运动问题时 关键要明确粒子在不同时间段内 不同区域内的受力特性 对粒子的运动情景 运动性质做出判断 2 这类问题一般都具有周期性 在分析粒子运动时 要注意粒子的运动周期 电场周期 磁场周期的关系 3 带电粒子在交变电磁场中运动仍遵循牛顿运动定律 运动的合成与分解 动能定理 能量守恒定律等力学规律 所以此类问题的研究方法与质点动力学相同 方法技巧思维提升 典例 如图甲所示 宽度为d的竖直狭长区域内 边界为l1 l2 存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向的周期性变化的电场 如图乙所示 电场强度的大小为e0 e 0表示电场方向竖直向上 t 0时 一带正电 质量为m的微粒从左边界上的n1点以水平速度v射入该区域 沿直线运动到q点后 做一次完整的圆周运动 再沿直线运动到右边界上的n2点 q为线段n1n2的中点 重力加速度为g 上述d e0 m v g为已知量 1 求微粒所带电荷量q和磁感应强度b的大小 2 求电场变化的周期t 3 改变宽度d 使微