高考物理二轮复习 专题一 力与运动 第4讲 力与物体的曲线运动（二）电场、磁场中的曲线运动课件.ppt

第4讲力与物体的曲线运动(二),电场、磁场中的曲线运动,1.(多选)(2015江苏单科，7)如图1所示，一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球(),图1a.做直线运动b.做曲线运动c.速率先减小后增大d.速率先增大后减小,解析对小球受力分析，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向不在同一条直线上，故小球做曲线运动，故a错误，b正确；在运动的过程中合外力方向与速度方向间的夹角先为钝角后为锐角，故合外力对小球先做负功后做正功，所以速率先减小后增大，选项c正确，d错误。答案bc,2.(2014江苏单科，14)某装置用磁场控制带电粒子的运动，工作原理如图2所示。装置的长为l，上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小均为b、方向与纸面垂直且相反，两磁场的间距为d。装置右端有一收集板，m、n、p为板上的三点，m位于轴线oo上，n、p分别位于下方磁场的上、下边界上。在纸面内，质量为m、电荷量为q的粒子以某一速度从装置左端的中点射入，方向与轴线成30角，经过上方的磁场区域一次，恰好到达p点。改变粒子入射速度的大小，可以控制粒子到达收集板上的位置。不计粒子的重力。,图2(1)求磁场区域的宽度h；(2)欲使粒子到达收集板的位置从p点移到n点，求粒子入射速度的最小变化量v；(3)欲使粒子到达m点，求粒子入射速度大小的可能值。,解析(1)设粒子在磁场中的轨道半径为r，画出带电粒子的运动轨迹如图所示。,考情分析,带电粒子(或带电体)在电磁场中的运动是高考热点之一。考查的知识点有：(1)利用平抛运动规律解决电场中的类平抛运动。(2)运动的合成与分解的思想在电磁场中的应用。(3)利用圆周运动规律解决带电粒子在磁场中的运动问题,带电粒子在匀强电场中的偏转问题,规律方法,1.(多选)如图3所示，带电荷量之比为qaqb13的带电粒子a、b以相等的速度v0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在c、d点，若occd，忽略粒子重力的影响，则(),精典题组,图3,a.a和b在电场中运动的时间之比为12b.a和b运动的加速度大小之比为41c.a和b的质量之比为112d.a和b的位移大小之比为11,答案abc,2.如图4所示为利用静电除烟尘的通道示意图，前、后两面为绝缘板，上、下两面为分别与高压电源的负极和正极相连的金属板，在上、下两面间产生的电场可视为匀强电场，通道长l1m，进烟尘口的截面为边长d0.5m的正方形，分布均匀的带负电烟尘颗粒均以水平速度v02m/s连续进入通道，碰到下金属板后其所带电荷会被中和并被收集，但不影响电场分布。已知每立方米体积内颗粒数n11013个，每个烟尘颗粒带电荷量为q1.01017c，质量为m2.01015kg，忽略颗粒的重力、颗粒之间的相互作用力和空气阻力。,图4(1)高压电源电压u0300v时，求被除去的烟尘颗粒数与总进入烟尘颗粒数的比值；(2)若烟尘颗粒恰好能全部被除去，求高压电源电压u1；(3)装置在(2)中电压u1作用下稳定工作时，1s内进入的烟尘颗粒从刚进入通道到被全部除去的过程中，求电场对这些烟尘颗粒所做的总功。,图5,带电粒子在匀强磁场中的运动,规律方法,3.圆心的确定(几何方法),(1)两点速度的垂线的交点；(2)某点速度的垂线与弦的中垂线的交点。,4.记住下列图形中轨迹的结论,5.一般解题思路,1.(多选)(2016淮安5月模考)如图6所示，在直径为d的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为b1，一个带电粒子以速率v从a点沿与直径ac成30角的方向射入磁场，经时间t1从c点射出磁场，现调整磁场的磁感应强度大小为b2，让同一粒子沿与直径ac成60角的方向仍以速率v射入磁场，经时间t2仍从c点射出磁场，则下列说法中正确的是(),精典题组,图6,答案bd,2.(2016四川理综，4)如图7所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小为vc时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为tc，不计粒子重力。则(),图7,a.vbvc12，tbtc21b.vbvc22，tbtc12c.vbvc21，tbtc21d.vbvc12，tbtc12,答案a,3.(多选)如图8所示，在区域和区域内分别存在与纸面垂直但方向相反的匀强磁场，区域内磁感应强度是区域内磁感应强度的2倍，一带电粒子在区域左侧边界处以垂直边界的速度进入区域，发现粒子离开区域时速度方向改变了30，然后进入区域，测得粒子在区域内的运动时间与区域内的运动时间相等，则下列说法正确的是(),图8,a.粒子在区域和区域中的速率之比为11b.粒子在区域和区域中的角速度之比为21c.粒子在区域和区域中的圆心角之比为12d.区域和区域中的宽度之比为11,答案acd,高频考点四带电粒子在有界磁场中的临界极值问题,满分策略1.处理带电粒子在有界磁场中运动的临界问题的技巧(1)从关键词语找突破口：审题时一定要抓住题干中的关键字眼，如“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语，挖掘其隐含的信息。(2)数学方法与物理方法相结合：借助半径r和速度大小v(或磁感应强度大小b)之间的关系进行动态轨迹分析，确定轨迹圆和有界磁场边界之间的关系，找出临界点，然后利用数学方法求极值。,2.磁场区域最小面积的求解方法在粒子运动过程分析(正确画出运动轨迹示意图)的基础上借助几何关系先确定最小区域示意图，再利用几何关系求有界磁场区域的最小面积。,满分示例,(20分)(2016南京市二模)如图9所示，o为三个半圆的共同圆心，半圆和间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度b11.0t，和间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小未知，半圆的半径r10.5m，半圆的半径r31.5m。一比荷为4.0107c/kg的带正电粒子从o点沿与水平方向成30角的半径oc方向以速率v1.5107m/s垂直射入磁场b1中，恰好能穿过半圆的边界而进入、间的磁场中，粒子再也不能穿出磁场，不计粒子重力，sin530.8，cos530.6。求：,图9(1)半圆的半径r2；(2)粒子在半圆、间的磁场中的运行时间t；(3)半圆、间磁场的磁感应强度b2应满足的条件。,满分模板,答案(1)1.0m(2)5.54108s(3)b21.5t,【技巧点拨】体会并熟记下面三个结论(1)刚好穿出磁场边界的临界状态是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切，如本题中粒子进入半圆、间的磁场中的速度方向沿半圆的切线方向。(2)当速率v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。(3)当速率v变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要根据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图，找出圆心，根据几何关系求出半径及圆心角等。,满分体验(20分)如图10所示，在无限长的竖直边界ac和de间，上、下部分分别充满方向垂直于adec平面向外的匀强磁场，上部分区域的磁感应强度大小为b0，of为上、下磁场的水平分界线。质量为m、带电荷量为q的粒子从ac边界上与o点相距为a的p点垂直于ac边界射入上方磁场区域，经of上的q点第一次进入下方磁场区域，q与o点的距离为3a。不考虑粒子重力。,图10(1)求粒子射入时的速度大小；(2)要使粒子不从ac边界飞出，求下方磁场区域的磁感应强