1.8带电粒子在匀强磁场中的运动

1、第八节 带电粒子在电场中的运动教学目标：（一）知识与技能1了解带电粒子在电场中的运动一一只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动（类平抛运动）。3 知道示波管的主要构造和工作原理。（二）过程与方法培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。（三）情感态度与价值观1. 渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒 子重力。2. 培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用 教学重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。教学过程:（一）复习力学及本章前面

2、相关知识要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。（二）新课教学静止1. 带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）（1）.若带电粒子在电场中所受合力为零时，即 F合=0时，粒子将保持 状态或匀速直线运动状态。例：（如图）带电粒子在电场中处于静止状态， 该粒子带正电还是负电？ 分析：带电粒子处于静止状态，F合=0， qE mg，因为所受重力竖直向下，所以所受电场 力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。（2）.若F合工0 （只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速 直线运动。（变速直线运动）打入正电荷（右图），将做匀加速直线运动。 设电荷所带的

3、电量为q，板间场强为E 电势差为U,板距为d,电荷到达另一极板的 度为v,则Eq-1-1 速电场力所做的功为：W qU qEL粒子到达另一极板的动能为：Ek 1mv2由动能定理有：qU ；mv2 （或 qEL ；mv2 对恒力）若初速为V。，则上列各式又应怎么样？让学生讨论并列出。若打入的是负电荷（初速为Vo ），将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何，请学生讨论, 并得出结论。请学生思考和讨论课本P33问题 分析讲解例题1o（详见课本P33）思考与讨论：若带电粒子在电场中所受合力F合工0，且与初速度方向有夹角（不等于0°，180° ），则带电粒子将做什么运动？（曲线运动）

4、-引出2 .带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度Vo丄E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动）复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运 动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。详细分析讲解例题2o解：粒子Vo在电场中做类平抛运动沿电场方向匀速运动所以有：L Vot电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为：y 2 at2粒子在垂直于电场方向的加速度：a F eE eU m m md2由得：1 eU L y2 md v0代入数据得：y 0 .36 m即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m 电子射出电场

5、时沿电场方向的速度不变仍为 V0,而垂直于电场方向的速度:at凹丄md v0故电子离开电场时的偏转角为：tanv eULv0 mdv：代入数据得：=6.8 °讨论：若这里的粒子不是电子，而是一般的带电粒子，则需考虑重力，上列各式又需怎样列?指导学生列出。3 示波管的原理(1) 示波器：用来观察电信号随时间变化 电子仪器。其核心部分是示波管(2) 示波管的构造：由电子枪、偏转电极 荧光屏组成(如图)。荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显(3) 原理：利用了电子的惯性小、示出电信号随间变化的图线。让学生对P35的【思考与讨论】进行讨论 小结：1、研究带电粒子在电场中运动的两

6、条主要线索带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点 动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、 力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、 功能原理等力学规律研究时，主要可以按以下两条线索展开.(1) 力和运动的关系牛顿第二定律根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的 速度、位移等这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况.(2) 功和能的关系一一动能定理根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程 中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等这条线索同样也适用于不均匀的 电

7、场.2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧(1) 类比与等效电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比.例如，垂直射 入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛，带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可 等效于重力场强度g值的变化等.(2) 整体法(全过程法)电荷间的相互作用是成对出现的，把电荷系统的整体作为研究对象，就可以不必考虑其间的 相互作用.电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关.它们分别引起电荷电势能 的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零 的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算.作业：1、

8、引导学生完成问题与练习。1、3、4做练习，作业2、52 、阅读教材内容高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2选择题必须使用 2B 铅笔填涂；非选择题必须使用 0.5 毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清 楚。3请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答 题无效。4保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1两电荷量分别为 q和q2的点电荷固定在 x轴上的O M两点，两电荷连线上各点电势 $随x变化的关 系如图所示，

9、其中 C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是A. qi、q2为等量异种电荷B. C、D两点间场强方向沿 x轴正方向C. C点的电场强度大小为零D. 将一负点电荷从 N点移到D点的过程中，电势能先减小后增大2. 2018年7月29日 09时 48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方 式成功发射第 33、 34 颗北斗导航卫星。火箭将两颗卫星送入了同一个轨道上的不同位置，如图所示。如 果这两颗卫星与地心连线成0 （弧度）角，在轨运行的加速度大小均为a,均沿顺时针做圆周运动。已知地球的半径为 R,地球表面的重力加速度为g,则第33颗北斗卫星从图示位置运动到第34颗北斗

10、卫星图示位置所用的时间为ABCDx=0 处由静止释3如图所示为某电场中 x轴上电势$随x变化的图象，一个带电粒子仅受电场力作用在放沿 x 轴正向运动，且以一定的速度通过 x=x 2处，则下列说法正确的是 ( )A. 粒子从x=0到x=X2过程中，电势能先增大后减小B. 粒子从x=0到x=X2过程中，加速度先减小后增大C. xi和X2处的电场强度均为零D. xi和X2之间的场强方向不变L1、 L2，4.如图所示，理想变压器原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡交流电压表 V、V2和电流表A、A均为理想电表，导线电阻不计。当开关 S闭合后()AA1 示数变大，A与A示数的比

11、值变大BA1 示数变小，A1 与 A2 示数的比值不变CV2示数变小,V1 与 V2 示数的比值变大DV2示数不变,V1 与 V2 示数的比值不变5从离地H高处自由下落小球 a，同时在它正下方 H处以速度vo竖直上抛另一小球 b，不计空气阻力,有：(1)若 Vo>，小球 b 在上升过程中与 a 球相遇(2)若 vov，小球 b 在下落过程中肯定与 a 球相遇3）若 v 0=，小球 b 和 a 不会在空中相遇4）若 v 0=，两球在空中相遇时b 球速度为零。A. 只有(2)是正确的B. (1) (2) ( 3)是正确的C. (1) ( 3) ( 4)正确的D. (2) (4)是正确的列说法

12、正确的是6如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)A. 在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B. 上升过程中 A对B的压力大于A物体受到的重力C. 下降过程中 A对B的压力大于 A物体受到的重力、多项选择题r 的变化规律分别为7.分子间同时存在着引力和斥力、若分子间引力斥力随分子间距离，. 下列说法正确的是 （ 填正确答案标号。选对 1个得 2分，选对 2个得 4分. 选对 3个得 5分。每选镇1 个扣 3 分，最低得分为分 ）A. 分子同表现为斥力时，由r>B. 引力和斥力相等时，由 r= ，故当 r> 时分子作用力为引力C. 引力和斥力相等时。分子

13、势能为零D. 引力大于斥力时，分子势能随分子同距离增大而增大E. 斥力大于引力时，分子势能随分子同距离减小而增大&含有理想变压器的电路如图所示，Li、L2、L3为“ 24 V 2 W ”的灯泡,为理想交流电压表， a、 b 端接正弦交流电压源 （输出电压的有效值恒定）.当开关S闭合时，灯泡均正常发光.下列说法正确的是（）A. 变压器原、副线圈匝数比为 1 : 2B. 电压表的示数为 72 VC. 变压器的输入功率为 8 WD. 若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，灯泡Li可能会烧毁9北京时间 2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，如图所示。理论研究表明，黑洞是宇宙空 间内存在

14、的一种密度极大体积极小的天体，黑洞的引力很大，连光都无法逃逸，有理论认为黑洞是由大恒星“死亡”后演化而形成的。已知某恒星的质量为M半径为R引力常量为 G真空中的光速为 C,黑洞的逃逸速度为其第（）宇宙速度倍。则下列说法正确的是A.该恒星的平均密度为假设该恒假设该恒B. 该恒星表面的重力加速度C. 若该恒星演化为黑洞，则其半径的最大值为星质量不变）D. 若该恒星演化为黑洞，则其半径的最大值为星质量不变）10下列说法正确的A. 气体分子的速率分布规律遵从统计规律，在一定温度下，某种气体的分子速率分布是确定的B. 随着科技的发展，绝对零度是可能达到的C. 不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数D

15、. 气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得E. 相对湿度是 100，表明在当时的温度下，空气中水蒸气已达到饱和状态三、实验题11在做研究匀变速直线运动的实验时，所用电源频率为50Hz,取下一段纸带研究，如图所示，设 O点为计数点的起点，每 5个点取一个计数点，则第一个计数点与起始点的距离xpcm,计算此纸带的加速度大小 a=m/s 小车上安装的是位移传感器的部分。 在该实验中,轨道表面认为光滑,实验把钩码的重力作小车所受的拉力F 的条件是 。 改变所挂钩码的数量,多次重复测量,画出如图所示的 a-F 图像形如 OA 线段。 已知当地的重力加速度为 g ,如果继续不断增大钩码的数量即 F 增大,

16、结 果发现图像明显偏离直线得到一段曲线,这段曲线形状如同图中的 （选填 “AB”、“ AC”、“ AD”） ,如果把您选填的这段曲线不断延伸,那么加速度趋向值 为 。四、解答题13. 如图所示,向一个空的铝饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一;物体经第3个计数点的瞬时速度为 V3=m/s。 小段油柱（长度可以忽略），如果不计大气压的变化， 这就是一个简易的气温计。 已知铝罐的容积是 360cm, 吸管内部粗细均匀，横截面积为 0.2cm2,吸管的有效长度为 20cm,当温度为25 C时，油柱离管口 10cm。12.如图为“用 DIS （位移传感器、数据采集器、计算

17、机）研究加速度和合外力的关系”的实验装置。如果需要下列计算，可取相应的近似值：360 298 362 296.4 364298 362 299.6（1） 吸管上标刻度值时，刻度是否均匀？说明理由；（系数可用分数表示）（2） 计算这个气温计的测量范围（结果保留一位小数，用摄氏温度表示。）14. 如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，在ti=0时刻波形如图中的实线所示，t2=0.5s时刻的波形如图虚线所示，若该列波的周期T>0.5s，试求； 该列波的波长 入、周期T和波速v; 在x轴上质点P在t=0时刻的运动方向和t=3.0s内通过的路程。【参考答案】一、单项选择题题号123456答案CB

18、BDCA、多项选择题7BDE8BD9AD10 ACE三、实验题11 3 1.0512 发射m 钩码vv m小车 AD g四、解答题13( 1)体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上的标的刻度是均匀的。(2) 23.4 26.6 C14. (1) 8m 2s； 4m/s (2)质点p向y轴负方向运动，0.3m高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2选择题必须使用 2B 铅笔填涂；非选择题必须使用 0.5 毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清 楚。3请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的

19、答案无效；在草稿纸、试题卷上答 题无效。4保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。、单项选择题列说法正确的1质量为 1 kg 的小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度时间图像如图所示，以竖直向上为正，重力加速度 g 取是（ ）A. 小球下落的最大速度为5 m/sB. 小球能弹起的最大高度为 2.5 mC. 小球第一次反弹后的瞬时速度大小为10 m/sD. 小球与地面第一次碰撞过程中地面对小球的冲量大于15 kg?m/s2. 一名跳伞运动员从悬停在高空的直升机中跳下，研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运 动情况，通过分析数据，画出了

20、运动员从跳离飞机到落地的过程中在空中沿竖直方向运动的vt 图像如图所示，则对运动员的运动，下列说法不正确.的. 是A. 010s内做加速度逐渐减小的加速运动B. 10s15s内减速运动，15s后开始做匀速直线运动C. 010s内运动员所受阻力逐渐增大D. 10s15s内运动员所受阻力逐渐增大3. 一滑块做直线运动的v-t图象如图所示，下列说法正确的是（）A. 滑块在2s末的速度方向发生改变B. 滑块在4s末的加速度方向发生改变C. 滑块在24s内的位移等于 46s内的位移D. 滑块在02s内的平均速度等于 24s内的平均速度4. 某运动员（可看作质点）参加跳台跳水比赛，t=0 是其向上起跳离开

21、跳台瞬间，其速度与时间关系图 象如图所示不计空气阻力，则下列说法错误的是A. 可以求出水池的深度B. 可以求出平台距离水面的高度C. 0t2时间内，运动员处于失重状态D. t2t3时间内，运动员处于超重状态5. 关于天然放射现象，叙述正确的是（）A. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少B. 3衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C. 在a、B、丫 这三种射线中，丫射线的穿透能力最强，a 射线的电离能力最强D.铀核（）衰变为铅核）的过程中,要经过8次a衰变和10次B衰变6我国继嫦娥三号之后将于 2018年发射嫦娥四号 ,它将首次探秘月球背面，实现人类航天器在月球背面 的首次着陆。为“

22、照亮”嫦娥四号”驾临 "月球背面之路，一颗承载地月中转通信任务的中继卫星将在嫦娥四号发射前半年进入到地月拉格朗日点。 在该点， 地球、月球和中继卫星位于同一直线上， 且中继卫星绕地球做圆周运动的周期与月球绕地球做圆周运动的周期相 同，则（ ）A. 中继卫星的周期为一年B. 中继卫星做圆周运动的向心力仅由地球提供C. 中继卫星的线速度小于月球运动的线速度D. 中继卫星的加速度大于月球运动的加速度二、多项选择题7如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源 0的距离分别为1m和5m图乙是波源做简谐运动的振动图像。波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播。已知t = 5s时刻，A质点第一次

23、运动到 y轴负方向最大位移处。下列判断正确的是 A. A质点的起振方向向上B. 该列机械波的波速为0.2m/sC. 该列机械波的波长为 2mD. t = 11.5s时刻，B质点的速度方向沿 y轴正方向E. 若将波源移至 x= 3m处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同8.我国利用“墨子号”量子通信卫星在国际上率先实现了高速星地量子通信，初步构成量子通信网格。 关于量子理论，下列说法正确的是（）A. 量子论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的B. 光的强度越大，则光子的能量也就越大C.三种放射线，基本质上都是高能光子9如图所示，光滑斜面固定在水平面上，顶端 t 1 。

24、若给小球不同的水平初速度，落到斜面上的D. 大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能发射某些特定频率的光子0有一小球，从静止释放，沿斜面运动到底端B的时间是A点，经过的时间是12；落到斜面底端 B点，经过的时间是t3；落到水平面上的 C点，经过的时间是t4，则(At 2> t 1B t 3> t 2Ct 4> t 3D t 1> t 410如图所示，电阻不计的正方形导线框abed处于匀强磁场中，线框绕中心轴00匀速转动时，产生的电动势e = 200eos (100 n t) V。线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“ 20 V、8 W'的灯泡，且灯

25、泡能正常发光，电路中熔断器熔断电流为0.4的是（ ）A ，熔断器与输电导线的电阻忽略不计。列判断正确A. t = 0 s时刻的线框中磁通量变化率最大B. 理想变压器原、副线圈匝数之比为10 : 1C. 若副线圈两端并联多只“ 20 V、8 W'的灯泡，则最多不能超过10只COS (100 n t) VD. 若线框转速减半，产生的电动势 e= 100三、实验题11.如图所示是一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，其中A、B、C是小球在不同时划在照片上的位置,图中背景方格的边长均为5cm,如果取g=10m/s2，则小球的初速度=_m s 相邻两次闪光时间间隔 秒12.（ 1 ）某研究小组的同学为了测量某一电阻RX的阻值，甲同学先用多用电表进行粗测。使用多用电表欧姆挡时,将选择开关置于合适的挡位后,必须先将两表笔短接,再进行 _,使指针指在欧姆刻度的“ 0” 处。若该同学将选择旋钮在“X 1”位置，指针在刻度盘上停留的位置如图所示，则所测量的值为_Qo（2）为进一步精确测量该电阻，实验台上摆放有以下器材：A. 电流表（量程15mA内阻未知）B. 电流表（量程 0. 6A,内阻未知）C. 电阻箱（最大电阻 99. 99Q）D. 电阻箱（最大电阻 999.