2020届高考物理二轮复习 专题3 电场与磁场 第3讲 带电粒子在复合场中的运动课件

专题突破 第一部分 专题三电场与磁场 第3讲带电粒子在复合场中的运动 栏 目 导 航 1 2019年浙江卷 磁流体发电的原理如图所示 将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为b的匀强磁场中 在相距为d 宽为a 长为b的两平行金属板间便产生电压 如果把上 下板和电阻r连接 上 下板就是一个直流电源的两极 若稳定时等离子体在两板间均匀分布 电阻率为 忽略边缘效应 下列判断正确的是 带电粒子在叠加场中的运动分析 答案 c 2 2017年新课标 卷 如图 空间某区域存在匀强电场和匀强磁场 电场方向竖直向上 与纸面平行 磁场方向垂直于纸面向里 三个带正电的微粒a b c电荷量相等 质量分别为ma mb mc 已知在该区域内 a在纸面内做匀速圆周运动 b在纸面内向右做匀速直线运动 c在纸面内向左做匀速直线运动 下列选项正确的是 a ma mb mcb mb ma mcc mc ma mbd mc mb ma 答案 b 解析 对微粒a 洛伦兹力提供其做圆周运动所需向心力 且mag eq 对微粒b qvb eq mbg 对微粒c qvb mcg eq 联立三式可得mb ma mc 选项b正确 带电粒子在组合场中的运动分析 4 2018年新课标 卷 一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场 其在xoy平面内的截面如图所示 中间是磁场区域 其边界与y轴垂直 宽度为l 磁感应强度的大小为b 方向垂直于xoy平面 磁场的上 下两侧为电场区域 宽度均为l 电场强度的大小均为e 方向均沿x轴正方向 m n为条形区域边界上的两点 它们的连线与y轴平行 一带正电的粒子以某一速度从m点沿y轴正方向射入电场 经过一段时间后恰好以从m点入射的速度从n点沿y轴正方向射出 不计重力 解析 1 粒子运动的轨迹如图甲所示 粒子在电场中的轨迹为抛物线 在磁场中为圆弧 上下对称 该热点为每年高考的重点 分析近几年高考 主要考查方电场 磁场和重力场的叠加问题 热点1带电粒子在叠加场中的运动分析 例1 多选 2019年河南安阳二模 如图所示 空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场 一个带负电的金属小球从m点水平射入场区 经一段时间运动到n点 关于小球由m到n的运动 下列说法正确的是 a 小球可能做匀变速运动b 小球一定做变加速运动c 小球动能可能不变d 小球机械能守恒 答案 bc 解析 小球从m到n 在竖直方向上发生了偏转 所以受到的竖直向下的洛伦兹力 竖直向下的重力和竖直向上的电场力的合力不为零 并且速度方向变化 则洛伦兹力方向变化 所以合力方向变化 故不可能做匀变速运动 一定做变加速运动 a错误 b正确 若电场力和重力等大反向 则过程中电场力和重力做功之和为零 而洛伦兹力不做功 所以小球的动能可能不变 重力势能减小 这种情况下机械能不守恒 若以电场力和重力不等大反向 则有电场力做功 所以机械能也不守恒 故小球的机械能不守恒 c正确 d错误 答案 acd 2 重力场 电场和磁场的叠加 2019年青岛模拟 如图 空间某区域存在匀强电场和匀强磁场 电场方向水平向右 磁场方向垂直于纸面向外 已知在该区域内 一个带电小球在竖直面内做直线运动 下列说法正确的是 a 若小球带正电荷 则小球的电势能减小b 若小球带负电荷 则小球的电势能减小c 无论小球带何种电荷 小球的重力势能都减小d 小球的动能可能会增大 答案 c 1 碰撞后物块a的速度 2 物块a从进入磁场到再次回到桌面所用时间 3 若一段时间后a b在桌面上相遇 求碰撞前a与桌左边缘p的距离 答案 1 2m s 方向水平向左 2 2 7s 3 0 83m 带电粒子在组合场中的运动多以选择题和计算题的形式出现 题目的难度往往较大 常以在电场和磁场中运动的方式进行命题 热点2带电粒子在组合场中的运动分析 例2 2018年新课标 卷 如图 从离子源产生的甲 乙两种离子 由静止经加速电压u加速后在纸面内水平向右运动 自m点垂直于磁场边界射入匀强磁场 磁场方向垂直于纸面向里 磁场左边界竖直 已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1 并在磁场边界的n点射出 乙种离子在mn的中点射出 mn长为l 不计重力影响和离子间的相互作用 求 1 磁场的磁感应强度大小 2 甲 乙两种离子的比荷之比 带电粒子在组合场内的运动实际上也是运动过程的组合 解决方法如下 1 分别研究带电粒子在不同场区的运动规律 在匀强磁场中做匀速圆周运动 在匀强电场中 若速度方向与电场方向平行 则做匀变速直线运动 若速度方向与电场方向垂直 则做类平抛运动 2 带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系处理 3 当粒子从一个场进入另一个场时 分析转折点处粒子速度的大小和方向往往是解题的突破口 1 回旋加速器 2019年湖北武昌一模 回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的d形金属盒 把它们放在匀强磁场中 磁场方向垂直于盒面向下 连接好高频交流电源后 两盒间的窄缝中能形成匀强电场 带电粒子在磁场中做圆周运动 每次通过两盒间的窄缝时都能被加速 直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出 如果用同一回旋加速器分别加速氚核 h 和 粒子 he 比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能 下列说法正确的是 a 加速氚核的交流电