202X届高考物理总复习第十二单元磁场第3讲带电粒子在组合场和复合场中的运动课件

1、带电粒子在组合场和复合场中的运动带电粒子在组合场和复合场中的运动第3讲带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一“磁偏转”和“电偏转”的比较答案答案解析解析带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一【例1】在如图甲所示的平面直角坐标系xOy中,第象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第象限的正三角形abc区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正三角形边长为L,且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的P(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限,又经

2、过磁场从y轴上的某点进入第象限,且速度与y轴负方向成45角,不计粒子所受的重力。求:(1)电场强度E的大小。(2)粒子到达a点时速度的大小和方向。 (3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值。甲解解析析带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一乙方法方法带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一组合场是指磁场与电场同时存在,但各位于一定的区域内且并不重叠的情况,或者在同一区域内交替存在,总之,带电粒子每时只受到一个场力的作用。(1)带电粒子在组合场中的运动规律带电粒子在匀强电场中,若初速度与电场线平行,则该粒子做匀变速直线运动;若初速度与电

3、场线垂直,则该粒子做类平抛运动。带电粒子在匀强磁场中,若速度与磁感线平行,则该粒子做匀速直线运动;若速度与磁感线垂直,则该粒子做匀速圆周运动。方法方法带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一(2)带电粒子在组合场中运动的处理方法答案答案解析解析带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一【变式训练1】(2018安徽淮南第二次调研)如图甲所示,在x轴上方存在匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。在x轴下方存在匀强电场,方向竖直向上。一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的a(h,0)点沿y轴正方向以某初速度开始运动,一段时

4、间后,粒子与x轴正方向成45进入电场,经过y轴的b点时速度方向恰好与y轴垂直。求:(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小v1。(2)匀强电场的电场强度大小E。(3)粒子从开始到第三次经过x轴的时间t总。甲解解析析带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一乙解解析析带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一解解析析带电粒子在组合场中的运动问题带电粒子在组合场中的运动问题题型一题型一带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二1.磁场力、重力并存(1)若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动。(2)若重力和洛伦兹

5、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。2.电场力、磁场力并存(不计重力)(1)若电场力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动。(2)若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂的曲线运动,可用动能定理求解。3.电场力、磁场力、重力并存(1)若三力平衡,则带电体做匀速直线运动。(2)若重力与电场力平衡,则带电体做匀速圆周运动。(3)若合力不为零,带电体则可能做复杂的曲线运动,可用能量守恒定律或动能定理求解。带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二答案答案解析解析带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二(1)小球的

6、初速度大小。(2)电场强度E1的大小。(3)B1与B2的比值。甲解解析析带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二解解析析带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二乙解解析析带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二方法方法带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二带电粒子在叠加场中运动的处理方法答案答案解析解析带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二【变式训练2】(2019山西晋城质量检测)如图甲所示,绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁

7、场,电场方向水平向右,电场强度大小为E,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑,到达C点时离开MN做曲线运动。A、C两点间距离为h,重力加速度为g。(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vC。(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf。甲(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到D点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD,从D点运动到P点的时间为t,求小滑块运动到P点时速度的大小vP。解解析析带电粒子在叠加场中的运动问题带

8、电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二解解析析带电粒子在叠加场中的运动问题带电粒子在叠加场中的运动问题题型二题型二乙带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例题型三题型三带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例题型三题型三(续表)答案答案解析解析带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例题型三题型三【例3】如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P、Q间的加速电场;静电分析器,即中心线半径为R的四分之一圆形通道,通道内有均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心O,且与圆心O等距的各点电场强度大小相等;

9、磁感应强度为B的有界匀强磁场,方向垂直纸面向外;胶片M。由粒子源发出的不同带电粒子,经加速电场加速后进入静电分析器,某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场,最终打到胶片上的某点。粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受重力。下列说法正确的是()。A.从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等B.从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等C.打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等D.打到胶片上位置距离O点越远的粒子,比荷越大C解解析析带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例题型三题型三方法方法把握三点,解决现代科技中的组合场问题(1)对题目背景涉及的物理知

10、识和原理机制进行认真分析。(2)从力、运动、能量三个角度分析粒子的运动过程,并画出运动轨迹的草图。(3)构建物理模型,选择合适的物理规律和方法解决问题。答案答案解析解析带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例题型三题型三AC解解析析带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例题型三题型三答案答案解析解析带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例题型三题型三【变式训练4】(2019湖北武汉第一次模拟考试)目前,世界上正在研究一种新型发电机磁流体发电机。如图所示,将一束等离子体喷射入磁场,磁场中有两块平行金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压。如果射入的等离子体的初速度为v,两金属板的板长