《高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題攻略 專題四 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第11講 帶電粒子在組合場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題攻略 專題四 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第11講 帶電粒子在組合場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件（135頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第11講帶電粒子在組合場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【主干回顧主干回顧】【核心速填核心速填】(1)(1)做好做好“兩個(gè)區(qū)分兩個(gè)區(qū)分”: :正確區(qū)分重力、正確區(qū)分重力、_、_的大小、方向的大小、方向特點(diǎn)及做功特點(diǎn)。特點(diǎn)及做功特點(diǎn)。_、_做功只與初、末位做功只與初、末位置有關(guān)置有關(guān), ,與路徑無(wú)關(guān)與路徑無(wú)關(guān), ,而而_不做功。不做功。電場(chǎng)力電場(chǎng)力洛倫茲力洛倫茲力重力重力電場(chǎng)力電場(chǎng)力洛倫茲力洛倫茲力正確區(qū)分正確區(qū)分“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”和和“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”的不同。的不同?！半娖娖D(zhuǎn)轉(zhuǎn)”是指帶電粒子在電場(chǎng)中做是指帶電粒子在電場(chǎng)中做_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), ,而而“磁偏磁偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)”是指帶電粒子在磁場(chǎng)中做是指帶電粒子在磁場(chǎng)中做_運(yùn)動(dòng)。

2、運(yùn)動(dòng)。類平拋類平拋勻速圓周勻速圓周(2)(2)抓住抓住“兩個(gè)技巧兩個(gè)技巧”: :按照帶電粒子運(yùn)動(dòng)的先后順序按照帶電粒子運(yùn)動(dòng)的先后順序, ,將整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分將整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分成不同特點(diǎn)的小過(guò)程。成不同特點(diǎn)的小過(guò)程。善于畫出幾何圖形處理善于畫出幾何圖形處理_,_,要有運(yùn)用數(shù)學(xué)知要有運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題的習(xí)慣。識(shí)處理物理問(wèn)題的習(xí)慣。幾何關(guān)系幾何關(guān)系熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向1 1帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【典例典例1 1】(2016(2016合肥二模合肥二模) )如圖所示如圖所示, ,直線直線y=xy=x與與y y軸之間有垂直于軸之間有垂直于xOyxOy平面向平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外的

3、勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B1 1, ,直線直線x=dx=d與與y=xy=x間有沿間有沿y y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng), ,電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0E=1.010104 4V/m,V/m,另有另有一半徑一半徑R=1.0mR=1.0m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B2 2=0.20T,=0.20T,方向垂直坐標(biāo)平面向外方向垂直坐標(biāo)平面向外, ,該圓與直線該圓與直線x=dx=d和和x x軸均相切軸均相切, ,且與且與x x軸相切于軸相切于S S點(diǎn)。一帶負(fù)電的粒子從點(diǎn)。一帶負(fù)電的粒子從S S點(diǎn)點(diǎn)沿沿y y軸的正方向以速度軸的正方向以速度v v0 0進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域

4、進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域, ,經(jīng)過(guò)一段經(jīng)過(guò)一段時(shí)間進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)間進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域B B1 1, ,且第一次進(jìn)入磁場(chǎng)且第一次進(jìn)入磁場(chǎng)B B1 1時(shí)的速度方時(shí)的速度方向與直線向與直線y=xy=x垂直。粒子速度大小垂直。粒子速度大小v v0 0=1.0=1.010105 5m/s,m/s,粒粒子的比荷為子的比荷為 =5.0=5.010105 5C/kg,C/kg,粒子重力不計(jì)。求粒子重力不計(jì)。求: :qm(1)(1)坐標(biāo)坐標(biāo)d d的值。的值。(2)(2)要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x x軸的負(fù)半軸軸的負(fù)半軸, ,則磁感應(yīng)強(qiáng)度則磁感應(yīng)強(qiáng)度B B1 1應(yīng)滿足的條件。應(yīng)滿足的條件。(3)(3)在在(2)(2

5、)問(wèn)的基礎(chǔ)上問(wèn)的基礎(chǔ)上, ,粒子從開(kāi)始進(jìn)入圓形磁場(chǎng)至第二粒子從開(kāi)始進(jìn)入圓形磁場(chǎng)至第二次到達(dá)直線次到達(dá)直線y=xy=x上的最長(zhǎng)時(shí)間。上的最長(zhǎng)時(shí)間。( (結(jié)果保留兩位有效數(shù)結(jié)果保留兩位有效數(shù)字字) )【思考思考】(1)(1)直線直線y=xy=x與直線與直線x=dx=d相交能獲得什么信息相交能獲得什么信息? ?提示提示: :兩直線交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)相等兩直線交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)相等, ,求坐標(biāo)求坐標(biāo)d d的值的值, ,可可以轉(zhuǎn)化為求兩直線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值。以轉(zhuǎn)化為求兩直線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值。(2)(2)要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x x軸的負(fù)半軸軸的負(fù)半軸, ,粒子運(yùn)動(dòng)至粒子運(yùn)動(dòng)至y y軸軸時(shí)速度方向應(yīng)

6、該滿足什么條件時(shí)速度方向應(yīng)該滿足什么條件? ?提示提示: :若粒子運(yùn)動(dòng)至若粒子運(yùn)動(dòng)至y y軸時(shí)速度方向與軸時(shí)速度方向與y y軸相切軸相切, ,則粒子則粒子將不可能運(yùn)動(dòng)至將不可能運(yùn)動(dòng)至x x軸的負(fù)半軸軸的負(fù)半軸; ;若粒子經(jīng)過(guò)若粒子經(jīng)過(guò)y y軸其速度方軸其速度方向與向與y y軸正方向的夾角小于或等于軸正方向的夾角小于或等于9090, ,則粒子將不可則粒子將不可能運(yùn)動(dòng)至能運(yùn)動(dòng)至x x軸的負(fù)半軸。軸的負(fù)半軸。(3)(3)粒子從開(kāi)始進(jìn)入圓形磁場(chǎng)至第二次到達(dá)直線粒子從開(kāi)始進(jìn)入圓形磁場(chǎng)至第二次到達(dá)直線y=xy=x上上的最長(zhǎng)時(shí)間由哪個(gè)物理量決定的最長(zhǎng)時(shí)間由哪個(gè)物理量決定? ?提示提示: :粒子在粒子在B B

7、2 2磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定, ,而在而在B B1 1磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間雖為圓周運(yùn)動(dòng)的半個(gè)周期磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間雖為圓周運(yùn)動(dòng)的半個(gè)周期, ,但是但是B B1 1取取值不同值不同, ,運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同, ,由由T= T= 可知可知,B,B1 1越小越小, ,周期越周期越長(zhǎng)長(zhǎng), ,能夠第二次到達(dá)直線能夠第二次到達(dá)直線y=xy=x上的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)。上的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)。2 mqB【解析解析】(1)(1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B2 2中運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng), ,由牛頓第由牛頓第二定律得二定律得:qB:qB2 2v v0 0= ,= ,解得解得:r=1m=R

8、:r=1m=R粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)以后粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)以后, ,做類平拋運(yùn)動(dòng)做類平拋運(yùn)動(dòng), ,設(shè)水平方向的設(shè)水平方向的位移為位移為x x1 1, ,豎直方向的位移為豎直方向的位移為y y1 1, ,則則: :水平方向水平方向:x:x1 1=v=v0 0t t2 2豎直方向豎直方向:y:y1 1= = = = 其中其中:a=:a=20mvr221at2qEmy2vt2聯(lián)立解得聯(lián)立解得:x:x1 1=2m,y=2m,y1 1=1m=1m帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示: :由幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得:d=R+y:d=R+y1 1+x+x1 1=4m=4m。(2)(2)設(shè)當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)

9、度為設(shè)當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B3 3時(shí)時(shí), ,粒子從電場(chǎng)垂粒子從電場(chǎng)垂直邊界進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后直邊界進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后, ,軌跡與軌跡與y y軸相切軸相切, ,粒子將無(wú)法運(yùn)粒子將無(wú)法運(yùn)動(dòng)到動(dòng)到x x軸負(fù)半軸軸負(fù)半軸, ,此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為r r1 1, ,運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示軌跡如圖所示: :由幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得:r:r1 1+ r+ r1 1= d- x= d- x1 1解得解得:r:r1 1=(4-2 )m=(4-2 )m由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得:qB:qB3 3 v v0 0= = 解得解得:B:B3 3=0.24T=0.24T。22222201

10、m( 2v )r設(shè)當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為設(shè)當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B4 4時(shí)時(shí), ,粒子垂直打在粒子垂直打在y y軸軸上上, ,粒子將無(wú)法運(yùn)動(dòng)到粒子將無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x x軸負(fù)半軸軸負(fù)半軸, ,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為徑為r r2 2, ,由如圖所示幾何關(guān)系得由如圖所示幾何關(guān)系得:r:r2 2= d- x= d- x1 1=2 m=2 m由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得:qB:qB4 4 v v0 0= = 解得解得:B:B4 4=0.24T=0.24T2222202m( 2v )r綜上所述綜上所述, ,要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x x軸的負(fù)半軸軸的負(fù)半軸, ,則磁感應(yīng)則

11、磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B B1 1應(yīng)滿足的條件是應(yīng)滿足的條件是: :0B0B1 10.11T0.11T或或B B1 10.24T0.24T。(3)(3)設(shè)粒子在設(shè)粒子在B B2 2中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t t1 1, ,在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t t2 2, ,在磁場(chǎng)在磁場(chǎng)B B1 1中運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng), ,當(dāng)軌跡與當(dāng)軌跡與y y軸相切時(shí)所用的時(shí)間最長(zhǎng)軸相切時(shí)所用的時(shí)間最長(zhǎng)為為t t3 3, ,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示: :則有則有: :故當(dāng)粒子從開(kāi)始進(jìn)入圓形磁場(chǎng)至第二次到達(dá)直線故當(dāng)粒子從開(kāi)始進(jìn)入圓形磁場(chǎng)至第二次到達(dá)直線y=xy=x上上所用的最長(zhǎng)時(shí)間所用的最長(zhǎng)時(shí)間: :t=tt=t1

12、1+t+t2 2+t+t3 3=6.2=6.21010-5-5s s。答案答案: :(1)4m(1)4m(2)0B(2)00y0的空間中和的空間中和y0y112qmqqmm說(shuō)明說(shuō)明n n 不存在不存在, ,即原假設(shè)不成立。所以比荷較該粒子即原假設(shè)不成立。所以比荷較該粒子大的粒子不能穿出該層磁場(chǎng)右側(cè)邊界。大的粒子不能穿出該層磁場(chǎng)右側(cè)邊界。答案答案: :(1)2 (1)2 (2) (2) (3)(3)見(jiàn)解析見(jiàn)解析nqdB2mE2mEdBqqEdm熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向2 2帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 【典例典例2 2】(2015(2015福建高考福建高考) )如圖如圖, ,絕緣粗絕

13、緣粗糙的豎直平面糙的豎直平面MNMN左側(cè)同時(shí)存在相互垂直的左側(cè)同時(shí)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,電場(chǎng)方向水平向右電場(chǎng)方向水平向右, ,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,E,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外磁場(chǎng)方向垂直紙面向外, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為大小為B B。一質(zhì)量為。一質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為q q的帶正電的小滑塊從的帶正電的小滑塊從A A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿MNMN下滑下滑, ,到達(dá)到達(dá)C C點(diǎn)時(shí)離開(kāi)點(diǎn)時(shí)離開(kāi)MNMN做曲線運(yùn)做曲線運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。A A、C C兩點(diǎn)間距離為兩點(diǎn)間距離為h,h,重力加速度為重力加速度為g g。(1)(1)求小滑塊運(yùn)動(dòng)到求小滑塊運(yùn)

14、動(dòng)到C C點(diǎn)時(shí)的速度大小點(diǎn)時(shí)的速度大小v vC C。(2)(2)求小滑塊從求小滑塊從A A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C C點(diǎn)過(guò)程中克服摩擦力做的功點(diǎn)過(guò)程中克服摩擦力做的功W Wf f。(3)(3)若若D D點(diǎn)為小滑塊在電場(chǎng)力、洛倫茲力及重力作用下點(diǎn)為小滑塊在電場(chǎng)力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大的位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大的位置, ,當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到D D點(diǎn)時(shí)撤點(diǎn)時(shí)撤去磁場(chǎng)去磁場(chǎng), ,此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的P P點(diǎn)。已點(diǎn)。已知小滑塊在知小滑塊在D D點(diǎn)時(shí)的速度大小為點(diǎn)時(shí)的速度大小為v vD D, ,從從D D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P P點(diǎn)的點(diǎn)的時(shí)間為時(shí)

15、間為t,t,求小滑塊運(yùn)動(dòng)到求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P P點(diǎn)時(shí)速度的大小點(diǎn)時(shí)速度的大小v vP P。【思維流程思維流程】第一步第一步: :審題干審題干提取信息提取信息(1)(1)電場(chǎng)方向水平向右電場(chǎng)方向水平向右 帶正電的小滑塊所受電場(chǎng)帶正電的小滑塊所受電場(chǎng)力水平向右。力水平向右。(2)(2)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 帶正電的小滑塊所受帶正電的小滑塊所受洛倫茲力水平向左。洛倫茲力水平向左。(3)(3)由靜止開(kāi)始沿由靜止開(kāi)始沿MNMN下滑下滑 小滑塊初速度為零。小滑塊初速度為零。(4)(4)到達(dá)到達(dá)C C點(diǎn)時(shí)離開(kāi)點(diǎn)時(shí)離開(kāi)MN MN 在在C C點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí)MNMN對(duì)小滑塊的彈力對(duì)小滑塊的彈力為零。為

16、零。第二步第二步: :突破難點(diǎn)突破難點(diǎn)確定撤去磁場(chǎng)時(shí)合力與速度的方向確定撤去磁場(chǎng)時(shí)合力與速度的方向(1)(1)求運(yùn)動(dòng)到求運(yùn)動(dòng)到C C點(diǎn)時(shí)的速度。點(diǎn)時(shí)的速度。由小滑塊到達(dá)由小滑塊到達(dá)C C點(diǎn)時(shí)離開(kāi)點(diǎn)時(shí)離開(kāi)MNMN得得MNMN的彈力的彈力N=0,N=0,即即qvBqvB= =qEqE。(2)(2)求克服摩擦力做的功。求克服摩擦力做的功。小滑塊由小滑塊由A A到到C C的過(guò)程的過(guò)程, ,電場(chǎng)力與洛倫茲力與運(yùn)動(dòng)方向垂電場(chǎng)力與洛倫茲力與運(yùn)動(dòng)方向垂直直, ,只有重力和摩擦力做功只有重力和摩擦力做功, ,可由動(dòng)能定理列式求解?？捎蓜?dòng)能定理列式求解。(3)(3)求小滑塊運(yùn)動(dòng)到求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P P點(diǎn)時(shí)的速度大小

17、。點(diǎn)時(shí)的速度大小。小滑塊速度最大時(shí)電場(chǎng)力與重力的合力與運(yùn)動(dòng)方向垂小滑塊速度最大時(shí)電場(chǎng)力與重力的合力與運(yùn)動(dòng)方向垂直直, ,此時(shí)撤去磁場(chǎng)此時(shí)撤去磁場(chǎng), ,小滑塊做類平拋運(yùn)動(dòng)小滑塊做類平拋運(yùn)動(dòng), ,可由類平拋運(yùn)可由類平拋運(yùn)動(dòng)的速度公式求解。動(dòng)的速度公式求解。【解析解析】(1)(1)滑塊從滑塊從A A運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到C C過(guò)程過(guò)程, ,水平方向的受力滿水平方向的受力滿足足qvB+NqvB+N= =qEqE滑塊到達(dá)滑塊到達(dá)C C點(diǎn)離開(kāi)點(diǎn)離開(kāi), ,此時(shí)此時(shí)N=0N=0因此有因此有v vC C= = (2)(2)由動(dòng)能定理有由動(dòng)能定理有mgh-Wmgh-Wf f= =解得解得W Wf f= =mghmgh- -

18、 EB。2C1mv222mE2B。(3)(3)如圖所示如圖所示, ,滑塊速度最大時(shí)滑塊速度最大時(shí), ,速度方向速度方向與重力和電場(chǎng)力合力方向垂直。與重力和電場(chǎng)力合力方向垂直。撤去磁場(chǎng)后滑塊做類平拋運(yùn)動(dòng)撤去磁場(chǎng)后滑塊做類平拋運(yùn)動(dòng), ,等效重力等效重力加速度加速度g= g= 經(jīng)過(guò)時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)間t,t,沿沿gg方向的分速度方向的分速度vvg g= =gtgt22qE()gm據(jù)速度合成有據(jù)速度合成有 +(gt)+(gt)2 2解得解得v vP P= =答案答案: :(1) (1) (2)mgh-(2)mgh- (3)(3)22PDvv2222DqEv()g tm。EB22mE2B2222DqEv()g

19、tm真題變式真題變式1.1.若將磁場(chǎng)方向反向若將磁場(chǎng)方向反向, ,如圖所示。已知小滑塊如圖所示。已知小滑塊與豎直平面與豎直平面MNMN間的動(dòng)摩擦因數(shù)為間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,MN,MN的高度為的高度為3h,3h,當(dāng)當(dāng)小滑塊從小滑塊從A A點(diǎn)由靜止下滑至點(diǎn)由靜止下滑至C C點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,小滑塊速度最大小滑塊速度最大, ,其其他條件不變。求他條件不變。求: :(1)(1)小滑塊的最大速度的大小。小滑塊的最大速度的大小。(2)(2)小滑塊從小滑塊從A A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N N點(diǎn)的過(guò)程中點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功?？朔Σ亮λ龅墓??！窘馕鼋馕觥?1)(1)小滑塊速度最大時(shí)小滑塊受力平衡小滑塊速度最大時(shí)小

20、滑塊受力平衡, ,則則: :水平方向水平方向:F:FN N- -qE-qvBqE-qvB=0=0豎直方向豎直方向:mg-:mg-FFN N=0=0解得解得:v= :v= mgqEqB。(2)(2)小滑塊達(dá)到最大速度后做勻速直線運(yùn)動(dòng)小滑塊達(dá)到最大速度后做勻速直線運(yùn)動(dòng), ,則小滑塊則小滑塊從從A A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N N點(diǎn)的過(guò)程中點(diǎn)的過(guò)程中, ,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得: :mgmg3h-W3h-Wf f= mv= mv2 2-0-0解得解得: :W Wf f=3mgh-=3mgh-答案答案: :(1) (1) (2)3mgh-(2)3mgh- 1222m(mgqE)2( qB)。mgqEqB22

21、m(mgqE)2( qB)真題變式真題變式2.2.若將一光滑的豎直絕緣擋板若將一光滑的豎直絕緣擋板MNMN上端固定上端固定, ,整整個(gè)裝置處于無(wú)限大的電磁場(chǎng)中個(gè)裝置處于無(wú)限大的電磁場(chǎng)中, ,如圖所示。已知如圖所示。已知MN=MN=h,Nh,N點(diǎn)距地面的高度為點(diǎn)距地面的高度為h,h,小滑塊從小滑塊從M M點(diǎn)由靜止沿點(diǎn)由靜止沿MNMN下滑下滑, ,其其他條件保持不變。求他條件保持不變。求: :(1)(1)小滑塊經(jīng)過(guò)小滑塊經(jīng)過(guò)N N點(diǎn)時(shí)對(duì)擋板的壓力大小。點(diǎn)時(shí)對(duì)擋板的壓力大小。(2)(2)小滑塊經(jīng)過(guò)小滑塊經(jīng)過(guò)N N點(diǎn)后立即撤去磁場(chǎng)點(diǎn)后立即撤去磁場(chǎng), ,小小滑塊落地點(diǎn)與滑塊落地點(diǎn)與N N點(diǎn)間的電勢(shì)差大小

22、。點(diǎn)間的電勢(shì)差大小?！窘馕鼋馕觥?1)(1)小滑塊由小滑塊由M M至至N N的過(guò)程中的過(guò)程中, ,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得: :mghmgh= mv= mv2 2在在N N點(diǎn)點(diǎn), ,小滑塊水平方向上有小滑塊水平方向上有: :F FN N- -qE-qvBqE-qvB=0=0解得解得:F:FN N= =q(E+Bq(E+B ) )由牛頓第三定律得由牛頓第三定律得:F:FN N=F=FN N= =q(E+Bq(E+B ) )。122gh2gh(2)(2)小滑塊離開(kāi)小滑塊離開(kāi)N N點(diǎn)后點(diǎn)后, ,水平方向和豎直方向均做勻加速水平方向和豎直方向均做勻加速直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng), ,則則: :豎直方向豎直方向:

23、h=:h=vtvt+ gt+ gt2 2水平方向水平方向:d= :d= 解得解得:d= :d= 1221 qEt2 m(32 2)qEhmg故故:U=Ed=:U=Ed=答案答案: :(1)q(E+B )(1)q(E+B )(2)(2) 2(32 2)qE hmg。2gh2(32 2)qE hmg真題變式真題變式3.3.若將足夠長(zhǎng)的光滑絕緣板若將足夠長(zhǎng)的光滑絕緣板MNMN傾斜固定傾斜固定,MN,MN與與水平面間的夾角為水平面間的夾角為6060, ,整個(gè)裝置處于無(wú)限大的電磁場(chǎng)整個(gè)裝置處于無(wú)限大的電磁場(chǎng)中中, ,電場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向下電場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向下, ,如圖所示。已知場(chǎng)強(qiáng)如圖所示。已知場(chǎng)強(qiáng)E=

24、,E= ,小滑塊由靜止釋放小滑塊由靜止釋放, ,其他條件保持不變。其他條件保持不變。mgq(1)(1)求小滑塊能夠在絕緣板上滑行的最大距離。求小滑塊能夠在絕緣板上滑行的最大距離。(2)(2)當(dāng)小滑塊剛好要離開(kāi)絕緣板時(shí)當(dāng)小滑塊剛好要離開(kāi)絕緣板時(shí), ,電場(chǎng)反向電場(chǎng)反向, ,求小滑塊求小滑塊能夠離開(kāi)絕緣板的最大距離。能夠離開(kāi)絕緣板的最大距離?！窘馕鼋馕觥?1)(1)當(dāng)小滑塊與絕緣板之間的作用力為零時(shí)當(dāng)小滑塊與絕緣板之間的作用力為零時(shí), ,小滑塊將要離開(kāi)絕緣板小滑塊將要離開(kāi)絕緣板, ,則有則有: :qvB-(mg+qE)cosqvB-(mg+qE)cos 60 60=0=0解得解得:v= :v= 小滑

25、塊沿小滑塊沿MNMN下滑的過(guò)程由動(dòng)能定理得下滑的過(guò)程由動(dòng)能定理得: :( (mg+qE)xsinmg+qE)xsin 60 60= mv= mv2 2解得解得:x= :x= 12mgqB2223m g6q B。(2)(2)小滑塊離開(kāi)小滑塊離開(kāi)MNMN后后, ,電場(chǎng)反向電場(chǎng)反向, ,則有則有: :mg=mg=qEqE小滑塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小滑塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng), ,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得: :qvBqvB= = 解得解得:R=:R= 2vmR222m gq B當(dāng)小滑塊離開(kāi)當(dāng)小滑塊離開(kāi)MNMN轉(zhuǎn)過(guò)半個(gè)圓周時(shí)距離轉(zhuǎn)過(guò)半個(gè)圓周時(shí)距離MNMN最遠(yuǎn)最遠(yuǎn), ,則則: :d dm m=2R= =2R=

26、答案答案: :(1) (1) (2)(2) 2222m gq B。2223m g6q B2222m gq B【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)(1)明種類明種類: :明確復(fù)合場(chǎng)的種類及特征。明確復(fù)合場(chǎng)的種類及特征。(2)(2)析特點(diǎn)析特點(diǎn): :正確分析帶電粒子的受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。正確分析帶電粒子的受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。(3)(3)畫軌跡畫軌跡: :畫出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖畫出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖, ,明確圓心、半徑及邊明確圓心、半徑及邊角關(guān)系。角關(guān)系。(4)(4)用規(guī)律用規(guī)律: :靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。兩場(chǎng)共存時(shí)兩場(chǎng)共存時(shí),

27、 ,電場(chǎng)與磁場(chǎng)中滿足電場(chǎng)與磁場(chǎng)中滿足qEqE= =qvBqvB或重力場(chǎng)與磁或重力場(chǎng)與磁場(chǎng)中滿足場(chǎng)中滿足mg=mg=qvBqvB或重力場(chǎng)與電場(chǎng)中滿足或重力場(chǎng)與電場(chǎng)中滿足mg=mg=qEqE, ,都表現(xiàn)都表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止為勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止, ,根據(jù)受力平衡列方程求解。根據(jù)受力平衡列方程求解。三場(chǎng)共存時(shí)三場(chǎng)共存時(shí), ,合力為零合力為零, ,受力平衡受力平衡, ,粒子做勻速直線運(yùn)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。其中洛倫茲力動(dòng)。其中洛倫茲力F=F=qvBqvB的方向與速度的方向與速度v v垂直。垂直。三場(chǎng)共存時(shí)三場(chǎng)共存時(shí), ,粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。mgmg與與qEqE

28、相平衡相平衡, ,根據(jù)根據(jù)mg=mg=qEqE, ,由此可計(jì)算粒子比荷由此可計(jì)算粒子比荷, ,判定粒子判定粒子電性。粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)電性。粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng), ,應(yīng)用受應(yīng)用受力平衡和牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解力平衡和牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解, ,有有qvBqvB=mr=mr2 2= =ma= =ma。當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)或有約束的變速直線當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)或有約束的變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí), ,一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解。一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解。222v4mmrrT【加固訓(xùn)練加固訓(xùn)練】1.1.如圖所示如圖所示, ,空間的

29、某個(gè)復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)存在空間的某個(gè)復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)子由靜止開(kāi)始經(jīng)一加速電場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)子由靜止開(kāi)始經(jīng)一加速電場(chǎng)加速后加速后, ,垂直于復(fù)合場(chǎng)的邊界進(jìn)入并沿直線穿過(guò)場(chǎng)區(qū)垂直于復(fù)合場(chǎng)的邊界進(jìn)入并沿直線穿過(guò)場(chǎng)區(qū), ,質(zhì)子質(zhì)子( (不計(jì)重力不計(jì)重力) )穿過(guò)復(fù)合場(chǎng)區(qū)所用時(shí)間為穿過(guò)復(fù)合場(chǎng)區(qū)所用時(shí)間為t,t,從復(fù)合場(chǎng)從復(fù)合場(chǎng)區(qū)穿出時(shí)的動(dòng)能為區(qū)穿出時(shí)的動(dòng)能為E Ek k, ,則則( () )A.A.若撤去磁場(chǎng)若撤去磁場(chǎng)B,B,質(zhì)子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)時(shí)間大于質(zhì)子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)時(shí)間大于t tB.B.若撤去電場(chǎng)若撤去電場(chǎng)E,E,質(zhì)子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)時(shí)間等于質(zhì)

30、子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)時(shí)間等于t tC.C.若撤去磁場(chǎng)若撤去磁場(chǎng)B,B,質(zhì)子穿出場(chǎng)區(qū)時(shí)動(dòng)能大于質(zhì)子穿出場(chǎng)區(qū)時(shí)動(dòng)能大于E Ek kD.D.若撤去電場(chǎng)若撤去電場(chǎng)E,E,質(zhì)子穿出場(chǎng)區(qū)時(shí)動(dòng)能大于質(zhì)子穿出場(chǎng)區(qū)時(shí)動(dòng)能大于E Ek k【解析解析】選選C C。質(zhì)子在電場(chǎng)中是直線加速。質(zhì)子在電場(chǎng)中是直線加速, ,進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng), ,電場(chǎng)力與洛倫茲力等大反向電場(chǎng)力與洛倫茲力等大反向, ,質(zhì)子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若質(zhì)子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若撤去磁場(chǎng)撤去磁場(chǎng), ,只剩下電場(chǎng)只剩下電場(chǎng), ,質(zhì)子做類平拋運(yùn)動(dòng)質(zhì)子做類平拋運(yùn)動(dòng), ,水平分運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng), ,速度不變速度不變, ,故質(zhì)子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)時(shí)間不變故質(zhì)子穿

31、過(guò)場(chǎng)區(qū)時(shí)間不變, ,等于等于t,At,A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;若撤去電場(chǎng)若撤去電場(chǎng), ,只剩下磁場(chǎng)只剩下磁場(chǎng), ,質(zhì)子做勻速圓質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)周運(yùn)動(dòng), ,速率不變速率不變, ,水平分運(yùn)動(dòng)的速度減小水平分運(yùn)動(dòng)的速度減小, ,故質(zhì)子穿過(guò)故質(zhì)子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)時(shí)間增加場(chǎng)區(qū)時(shí)間增加, ,大于大于t,Bt,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;若撤去磁場(chǎng)若撤去磁場(chǎng), ,只剩下電場(chǎng)只剩下電場(chǎng), ,質(zhì)子做類平拋運(yùn)動(dòng)質(zhì)子做類平拋運(yùn)動(dòng), ,電場(chǎng)力做正功電場(chǎng)力做正功, ,故末動(dòng)能大于故末動(dòng)能大于E Ek k,C,C正確正確; ;若撤去電場(chǎng)若撤去電場(chǎng), ,只剩下磁場(chǎng)只剩下磁場(chǎng), ,質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng), ,速率不變速率不變, ,末動(dòng)能

32、不變末動(dòng)能不變, ,仍為仍為E Ek k,D,D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。2.(20142.(2014重慶高考重慶高考) )如圖所示如圖所示, ,在無(wú)限長(zhǎng)在無(wú)限長(zhǎng)的豎直邊界的豎直邊界NSNS和和MTMT間充滿勻強(qiáng)電場(chǎng)間充滿勻強(qiáng)電場(chǎng), ,同時(shí)同時(shí)該區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直于該區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直于NSTMNSTM平面向外和向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)平面向外和向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,磁感磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B B和和2B,KL2B,KL為上下磁場(chǎng)的水平分界線為上下磁場(chǎng)的水平分界線, ,在在NSNS和和MTMT邊界上邊界上, ,距距KLKL高高h(yuǎn) h處分別有處分別有P P、Q Q兩點(diǎn)兩點(diǎn),NS,N

33、S和和MTMT間間距為距為1.8h1.8h。質(zhì)量為。質(zhì)量為m m、帶電量為、帶電量為+q+q的粒子從的粒子從P P點(diǎn)垂直于點(diǎn)垂直于NSNS邊界射入該區(qū)域邊界射入該區(qū)域, ,在兩邊界之間做圓周運(yùn)動(dòng)在兩邊界之間做圓周運(yùn)動(dòng), ,重力加重力加速度為速度為g g。(1)(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。(2)(2)要使粒子不從要使粒子不從NSNS邊界飛出邊界飛出, ,求粒子入射速度的最小求粒子入射速度的最小值。值。(3)(3)若粒子能經(jīng)過(guò)若粒子能經(jīng)過(guò)Q Q點(diǎn)從點(diǎn)從MTMT邊界飛出邊界飛出, ,求粒子入射速度的求粒子入射速度的所有可能值。所有可能值?！窘馕鼋馕觥?1)(1)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大

34、小為設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E E由題意有由題意有mg=mg=qEqE, ,得得E= ,E= ,方向豎直向上。方向豎直向上。mgq(2)(2)如圖所示如圖所示, ,設(shè)粒子不從設(shè)粒子不從NSNS邊飛出的入射速度最小值邊飛出的入射速度最小值為為v vminmin, ,對(duì)應(yīng)的粒子在上、下區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑分別為對(duì)應(yīng)的粒子在上、下區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑分別為r r1 1和和r r2 2, ,圓心的連線與圓心的連線與NSNS的夾角為的夾角為。由由r= r= 有有r r1 1= = (r(r1 1+r+r2 2)sin)sin=r=r2 2, ,r r1 1+r+r1 1coscos=h=hv vminmin=(9-6 )

35、=(9-6 ) mvqBmin21mv1,rrqB22qBhm。(3)(3)如圖所示如圖所示, ,設(shè)粒子入射速度為設(shè)粒子入射速度為v,v,粒子在上、下方區(qū)粒子在上、下方區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑分別為域的運(yùn)動(dòng)半徑分別為r r1 1和和r r2 2, ,粒子第一次通過(guò)粒子第一次通過(guò)KLKL時(shí)距離時(shí)距離K K點(diǎn)為點(diǎn)為x,x,由題意有由題意有 3nx=1.8h(n=1,2,3,3nx=1.8h(n=1,2,3,) )由由vvvvminmin得得x x x= x= 得得r r1 1=(1+ ) ,n3.5=(1+ ) ,n99%,99%,解得解得d d 答案答案: :(1) (1) (2) (2) (3)d(3)

36、d T2Tt2T202mU100qB R。222q B R2m20BR2BRdm2UqB02mU100qB R【遷移訓(xùn)練遷移訓(xùn)練】遷移遷移1:1:速度選擇器速度選擇器( (多選多選) )如圖所示為一速度選擇器如圖所示為一速度選擇器, ,兩極板兩極板P P、Q Q之間存在之間存在電場(chǎng)強(qiáng)度為電場(chǎng)強(qiáng)度為E E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一束粒子流一束粒子流( (重力不計(jì)重力不計(jì)) )以速度以速度v v從從a a沿直線運(yùn)動(dòng)到沿直線運(yùn)動(dòng)到b,b,則則下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法中正確的是( () )A.A.粒子一定帶正電粒子一定帶正電B.B.粒子的帶電性質(zhì)

37、不確定粒子的帶電性質(zhì)不確定C.C.粒子的速度一定等于粒子的速度一定等于 D.D.粒子的速度一定等于粒子的速度一定等于 BEEB【解析解析】選選B B、D D。粒子受洛倫茲力和電場(chǎng)力。粒子受洛倫茲力和電場(chǎng)力, ,假設(shè)粒子假設(shè)粒子帶正電帶正電, ,則受到向上的洛倫茲力則受到向上的洛倫茲力, ,電場(chǎng)力向下電場(chǎng)力向下, ,若粒子帶若粒子帶負(fù)電負(fù)電, ,洛倫茲力向下洛倫茲力向下, ,電場(chǎng)力向上電場(chǎng)力向上, ,均可以平衡均可以平衡, ,故粒子故粒子可以帶正電可以帶正電, ,也可以帶負(fù)電也可以帶負(fù)電, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤,B,B正確正確; ;為使為使粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn), ,粒子所受到電場(chǎng)

38、力和洛倫茲力是平衡粒子所受到電場(chǎng)力和洛倫茲力是平衡力力, ,即即qvBqvB= =qEqE, ,所以電場(chǎng)與磁場(chǎng)的關(guān)系為所以電場(chǎng)與磁場(chǎng)的關(guān)系為v= ,v= ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤,D,D正確。正確。EB遷移遷移2:2:磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)( (多選多選) )磁流體發(fā)電機(jī)可以把氣體的內(nèi)能磁流體發(fā)電機(jī)可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能直接轉(zhuǎn)化為電能, ,是一種低碳環(huán)保發(fā)電是一種低碳環(huán)保發(fā)電機(jī)機(jī), ,有著廣泛的發(fā)展前景有著廣泛的發(fā)展前景, ,其發(fā)電原理其發(fā)電原理示意圖如圖所示。將一束等離子體示意圖如圖所示。將一束等離子體( (即高溫下電離的氣即高溫下電離的氣體體, ,含有大量帶正電和負(fù)電的微粒含

39、有大量帶正電和負(fù)電的微粒, ,整體上呈電中性整體上呈電中性) )噴噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,磁場(chǎng)區(qū)域有兩塊面磁場(chǎng)區(qū)域有兩塊面積為積為S S、相距為、相距為d d的平行金屬板與外電阻的平行金屬板與外電阻R R相連構(gòu)成一電相連構(gòu)成一電路路, ,設(shè)氣流的速度為設(shè)氣流的速度為v,v,氣體的電導(dǎo)率氣體的電導(dǎo)率( (電阻率的倒數(shù)電阻率的倒數(shù)) )為為g g。則以下說(shuō)法正確的是。則以下說(shuō)法正確的是( () )A.A.上極板是電源的正極上極板是電源的正極, ,下極板是電源的負(fù)極下極板是電源的負(fù)極B.B.兩板間電勢(shì)差為兩板間電勢(shì)差為U=U=BdvBdvC.C.流經(jīng)流經(jīng)

40、R R的電流為的電流為I= I= D.D.流經(jīng)流經(jīng)R R的電流為的電流為I=I= BdvRBdvSggSRd【解析解析】選選A A、D D。由左手定則知正離子向上偏轉(zhuǎn)。由左手定則知正離子向上偏轉(zhuǎn), ,所以所以上極板帶正電上極板帶正電, ,上極板是電源的正極上極板是電源的正極, ,下極板是電源的下極板是電源的負(fù)極負(fù)極, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A正確正確; ;根據(jù)根據(jù)qvBqvB=q =q 得電動(dòng)勢(shì)的大小為得電動(dòng)勢(shì)的大小為E=E=BdvBdv, ,則流過(guò)則流過(guò)R R的電流為的電流為I= I= 而而r= ,r= ,則電則電流大小流大小I= I= 選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤,D,D正確正確; ;兩極板間電勢(shì)差

41、兩極板間電勢(shì)差為為U=IR= ,U=IR= ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)B B錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。EdEBdvRrRr，dgSBdvSggSRd，BdvSgRgSRd遷移遷移3:3:質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀可以測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)質(zhì)譜儀可以測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu), ,質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)如質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)如圖所示。有機(jī)物的氣體分子從樣品室進(jìn)入離子化室圖所示。有機(jī)物的氣體分子從樣品室進(jìn)入離子化室, ,在在高能電子作用下高能電子作用下, ,樣品氣體分子離子化或碎裂成離子樣品氣體分子離子化或碎裂成離子( (如如C C2 2H H6 6離子化后得到離子化后得到 等等) )。若離。若離子化后的離子均帶一個(gè)單位的正電荷子化后的離子均帶一個(gè)單位

42、的正電荷e,e,初速度為零初速度為零, ,此此后經(jīng)過(guò)高壓電源區(qū)、圓形磁場(chǎng)室后經(jīng)過(guò)高壓電源區(qū)、圓形磁場(chǎng)室, ,真空管真空管, ,最后在記錄最后在記錄26224C HC HCH、儀上得到離子儀上得到離子, ,通過(guò)處理就可以得到離子質(zhì)荷比通過(guò)處理就可以得到離子質(zhì)荷比( ),( ),進(jìn)而推測(cè)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)。已知高壓電源的電壓為進(jìn)而推測(cè)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)。已知高壓電源的電壓為U,U,圓形磁場(chǎng)區(qū)的半徑為圓形磁場(chǎng)區(qū)的半徑為R,R,真空管與水平面夾角為真空管與水平面夾角為,離子離子進(jìn)入磁場(chǎng)室時(shí)速度方向指向圓心。求進(jìn)入磁場(chǎng)室時(shí)速度方向指向圓心。求: :me(1)(1)請(qǐng)說(shuō)明高壓電源請(qǐng)說(shuō)明高壓電源A A端應(yīng)接端應(yīng)

43、接“正極正極”還是還是“負(fù)極負(fù)極”, ,磁磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向“垂直紙面向里垂直紙面向里”還是還是“垂直紙面向垂直紙面向外外”。(2) (2) 和和 離子同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)室后離子同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)室后, ,出現(xiàn)了軌跡出現(xiàn)了軌跡和和,試判定它們各自對(duì)應(yīng)的軌跡試判定它們各自對(duì)應(yīng)的軌跡, ,并說(shuō)明原因。并說(shuō)明原因。26C H22C H(3)(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度為若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B時(shí)時(shí), ,記錄儀接收到一個(gè)明顯信號(hào)記錄儀接收到一個(gè)明顯信號(hào), ,求與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的離子質(zhì)荷比求與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的離子質(zhì)荷比( )( )。me【解析解析】(1)(1)正離子在電場(chǎng)中加速正離子在電場(chǎng)中加速, ,可知高壓電源可知高壓電源

44、A A端應(yīng)端應(yīng)接接“負(fù)極負(fù)極”; ;根據(jù)左手定則知根據(jù)左手定則知, ,磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向應(yīng)是磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向應(yīng)是垂直紙面向外。垂直紙面向外。(2)(2)設(shè)離子通過(guò)高壓電源后的速度為設(shè)離子通過(guò)高壓電源后的速度為v,v,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得: :eUeU= mv= mv2 2, ,離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn), ,由牛頓由牛頓第二定律得第二定律得: :evBevB= = 122vmr，聯(lián)立解得聯(lián)立解得:r= :r= 由此可見(jiàn)由此可見(jiàn), ,質(zhì)量大的離子的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大的離子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑大軌跡半徑大, , 對(duì)應(yīng)的是軌跡對(duì)應(yīng)的是軌跡, , 對(duì)應(yīng)的是軌對(duì)應(yīng)的是軌跡跡。12mUBe，26C H22C H

45、(3)(3)粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn), ,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示: :由幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得:r= :r= 又又r= r= 解得解得: :R,tan212mUBe222mB Re2Utan2。答案答案: :(1)(1)負(fù)極垂直紙面向外負(fù)極垂直紙面向外(2) (2) 對(duì)應(yīng)的是軌跡對(duì)應(yīng)的是軌跡 對(duì)應(yīng)的是軌跡對(duì)應(yīng)的是軌跡理由見(jiàn)解析理由見(jiàn)解析(3)(3) 26C H22C H222B R2Utan2【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】幾種常見(jiàn)的電磁場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例幾種常見(jiàn)的電磁場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例(1)(1)質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀: :用途用途: :測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。原理原理:

46、 :由粒子源由粒子源S S發(fā)出的速度幾乎為零的粒子經(jīng)過(guò)加發(fā)出的速度幾乎為零的粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)速電場(chǎng)U U加速后加速后, ,以速度以速度v= v= 進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做勻速進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng), ,運(yùn)動(dòng)半徑為運(yùn)動(dòng)半徑為r= ,r= ,粒子經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周運(yùn)粒子經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)后打到照相底片上的動(dòng)后打到照相底片上的D D點(diǎn)點(diǎn), ,通過(guò)測(cè)量通過(guò)測(cè)量D D與入口間的距離與入口間的距離d,d,進(jìn)而求出粒子的比荷進(jìn)而求出粒子的比荷 或粒子的質(zhì)量或粒子的質(zhì)量m=m=2qUm12mUBq22q8UmB d22qB d8U。(2)(2)速度選擇器速度選擇器: :帶電粒子束射入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻帶電粒子束

47、射入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的區(qū)域中強(qiáng)磁場(chǎng)組成的區(qū)域中, ,滿足平衡條件滿足平衡條件qEqE= =qvBqvB的帶電粒子的帶電粒子可以沿直線通過(guò)速度選擇器。速度選擇器只對(duì)粒子的可以沿直線通過(guò)速度選擇器。速度選擇器只對(duì)粒子的速度大小和方向做出選擇速度大小和方向做出選擇, ,而對(duì)粒子的電性、電荷量不而對(duì)粒子的電性、電荷量不能進(jìn)行選擇性通過(guò)。能進(jìn)行選擇性通過(guò)。(3)(3)回旋加速器回旋加速器: :用途用途: :加速帶電粒子。加速帶電粒子。原理原理: :帶電粒子在電場(chǎng)中加速帶電粒子在電場(chǎng)中加速, ,在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn), ,交變電交變電壓的周期與帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期壓的周期與帶

48、電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同。相同。粒子獲得的最大動(dòng)能粒子獲得的最大動(dòng)能E Ek k= ,= ,其中其中r rm m表示表示D D形盒形盒的最大半徑。的最大半徑。22 2mq B r2m【加固訓(xùn)練加固訓(xùn)練】1.1.如圖所示如圖所示, ,長(zhǎng)方體玻璃水槽中盛有長(zhǎng)方體玻璃水槽中盛有NaCNaCl的水溶液的水溶液, ,在在水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片, ,使溶液中通入沿使溶液中通入沿x x軸正向的電流軸正向的電流I,I,沿沿y y軸正向加恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)軸正向加恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B。圖中。圖中a a、b b是垂直于是垂直于z z軸方向上水槽的前后兩內(nèi)側(cè)面軸方向上

49、水槽的前后兩內(nèi)側(cè)面, ,則則( () )A.aA.a處電勢(shì)高于處電勢(shì)高于b b處電勢(shì)處電勢(shì)B.aB.a處離子濃度大于處離子濃度大于b b處離子濃度處離子濃度C.C.溶液的上表面電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)溶液的上表面電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)D.D.溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃度度【解析解析】選選B B。在。在NaCNaCl溶液中溶液中,Na,Na+ +和和C Cl- -同時(shí)參與導(dǎo)電同時(shí)參與導(dǎo)電, ,且運(yùn)動(dòng)方向相反且運(yùn)動(dòng)方向相反, ,由左手定則可以判斷兩種離子都將向由左手定則可以判斷兩種離子都將向a a側(cè)面偏轉(zhuǎn)側(cè)面偏轉(zhuǎn), ,故故a a側(cè)面電性仍然是

50、中性的側(cè)面電性仍然是中性的,a,a、b b兩側(cè)面不兩側(cè)面不存在電勢(shì)差存在電勢(shì)差, ,但但a a處離子濃度要大于處離子濃度要大于b b處離子濃度處離子濃度,B,B正確。正確。2.(20152.(2015江蘇高考江蘇高考) )一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示, ,電荷量均為電荷量均為+q+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0U0的加速的加速電場(chǎng)電場(chǎng), ,其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過(guò)狹縫其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過(guò)狹縫O O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng), ,最后打在

51、底片上。已知放置底片的區(qū)域最后打在底片上。已知放置底片的區(qū)域MN =L,MN =L,且且OM =LOM =L。某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)。某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)MNMN中左側(cè)中左側(cè) 區(qū)域區(qū)域MQMQ損壞損壞, ,檢測(cè)不檢測(cè)不到離子到離子, ,但右側(cè)但右側(cè) 區(qū)域區(qū)域QNQN仍能正常檢測(cè)到離子。仍能正常檢測(cè)到離子。2313在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后, ,原本打在原本打在MQMQ的離子即可在的離子即可在QNQN檢檢測(cè)到。測(cè)到。(1)(1)求原本打在求原本打在MNMN中點(diǎn)中點(diǎn)P P的離子質(zhì)量的離子質(zhì)量m m。(2)(2)為使原本打在為使原本打在P P的離子能打在的離子能打在QNQN區(qū)域區(qū)域, ,求加速電壓求加速

52、電壓U U的調(diào)節(jié)范圍。的調(diào)節(jié)范圍。(3)(3)為了在為了在QNQN區(qū)域?qū)⒃敬蛟趨^(qū)域?qū)⒃敬蛟贛QMQ區(qū)域的所有離子檢測(cè)完區(qū)域的所有離子檢測(cè)完整整, ,求需要調(diào)節(jié)求需要調(diào)節(jié)U U的最少次數(shù)。的最少次數(shù)。( (取取lg g 2=0.301, 2=0.301,lg 3=g 3=0.477,0.477,lg 5=0.699)g 5=0.699)【解析解析】(1)(1)離子在電場(chǎng)中加速離子在電場(chǎng)中加速qUqU0 0= mv= mv2 2在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvBqvB= = 解得解得r=r= 122vmr02mU1Bq代入代入r r0 0= L,= L,解得解得m= m= 34

53、2209qB L32U。(2)(2)由由(1)(1)知知,U= ,U= ,若離子打在若離子打在Q Q點(diǎn)點(diǎn), ,則則r= L,U= r= L,U= 若離子打在若離子打在N N點(diǎn)點(diǎn), ,則則r=L,U= r=L,U= 則電壓的范圍則電壓的范圍 U U 。20216U r9L560100U81016U90100U81016U9(3)(3)由由(1)(1)可知可知,r ,r 由題意知由題意知, ,第第1 1次調(diào)節(jié)電壓到次調(diào)節(jié)電壓到U U1 1, ,使原本打在使原本打在Q Q點(diǎn)的離子點(diǎn)的離子打在打在N N點(diǎn)點(diǎn), ,則則此時(shí)此時(shí), ,原本半徑為原本半徑為r r1 1的打在的打在Q Q1 1的離子打在的離子

54、打在Q Q上上 解得解得r r1 1= L= LU10UL5UL61105LU6rU25()6第第2 2次調(diào)節(jié)電壓到次調(diào)節(jié)電壓到U U2 2, ,原本打在原本打在Q Q1 1的離子打在的離子打在N N點(diǎn)點(diǎn), ,原本原本半徑為半徑為r r2 2的打在的打在Q Q2 2的離子打在的離子打在Q Q上上, ,則則 解得解得r r2 2=( )=( )3 3L L同理同理, ,第第n n次調(diào)節(jié)電壓次調(diào)節(jié)電壓, ,有有r rn n=( )=( )n+1n+1L L2212005LUUL6,rrUU5656檢測(cè)完整檢測(cè)完整, ,有有r rn n 解得解得n -12.8n -12.8最少次數(shù)為最少次數(shù)為3 3次。次。答案答案: :(1) (1) (2) U (2) U (3)3(3)3L2lg26lg()52209qB L32U016U90100U81