《廣東省高中物理第一輪總復(fù)習(xí) 第9章第4講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 粵教版 新課標(biāo)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《廣東省高中物理第一輪總復(fù)習(xí) 第9章第4講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 粵教版 新課標(biāo)（33頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考題一般運(yùn)動(dòng)情景復(fù)雜、綜合性強(qiáng)，多以把場(chǎng)的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系及交變電流等有機(jī)結(jié)合的計(jì)算題出現(xiàn)，難度中等偏上，對(duì)考生的空間想象能力、物理過(guò)程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的綜合分析能力及用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的能力要求較高. 在歷年高考中出現(xiàn)頻率高，難度大，經(jīng)常通過(guò)變換過(guò)程情景、翻新陳題面貌、突出動(dòng)態(tài)變化的手法，結(jié)合社會(huì)、生產(chǎn)、科技實(shí)際來(lái)著重考查綜合分析能力、知識(shí)遷移和創(chuàng)新應(yīng)用能力.情景新穎、數(shù)理結(jié)合、聯(lián)系實(shí)際將是本考點(diǎn)今年高考命題的特點(diǎn). 1.復(fù)合場(chǎng):這里所說(shuō)的復(fù)合場(chǎng)是磁場(chǎng)與電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)，或者是磁場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)，或者是磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng). 2.常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

2、:當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，所處狀態(tài)是靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)帶電粒子所受合外力只充當(dāng)向心力時(shí)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)帶電粒子所受合外力變化且與速度方向不在一條直線上時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng). 3.分析思路:除了要寫(xiě)出相應(yīng)的受力特點(diǎn)的方程之外，還要用到運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，或者從能量的觀點(diǎn)(即動(dòng)能定理或能量守恒定律)寫(xiě)出方程，聯(lián)立求解.注意微觀帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般不計(jì)重力. 主題(1)帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 如圖9-4-1所示，abcd是一個(gè)正方形的盒子，圖圖9-4-1在在cd邊的中點(diǎn)有一小孔邊的中點(diǎn)有一小孔e，盒子中存在著沿，盒子中存在著沿ad方向的勻方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)

3、強(qiáng)大小為強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，一粒子源不斷地從，一粒子源不斷地從a處的小孔處的小孔沿沿ab方向向盒內(nèi)發(fā)射相同的帶電粒子，粒子的初速度方向向盒內(nèi)發(fā)射相同的帶電粒子，粒子的初速度為為v0，經(jīng)電場(chǎng)作用后恰好從，經(jīng)電場(chǎng)作用后恰好從e處的小孔射出，現(xiàn)撤去電處的小孔射出，現(xiàn)撤去電場(chǎng)，在盒子中加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感場(chǎng)，在盒子中加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為應(yīng)強(qiáng)度大小為 B(圖中未畫(huà)出)，粒子仍恰好從e孔射出(帶電粒子的重力和粒子之間的相互作用力均可忽略不計(jì))， (1)所加的磁場(chǎng)的方向如何? (2)電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值為多大? 電場(chǎng)力作用下的電偏轉(zhuǎn)和洛倫茲力作用下的磁偏轉(zhuǎn)

4、 (1)由題意可判知粒子帶正電，欲在磁場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，故由左手定則判知所加磁場(chǎng)應(yīng)垂直紙面向外. (2)加電場(chǎng)時(shí)，粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)盒子邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，則有 得： 當(dāng)加磁場(chǎng)時(shí)，如圖由幾何知識(shí)得 (L-r)2+()2=r2，得r=L,又因,得,故0000222,2LLLmLv tvvvFaqEm208mvEqL ；2L580mvrqB 085mvBqL 05EvB “電偏轉(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)力fe=qE與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，“磁偏轉(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)力fB=qvB隨運(yùn)動(dòng)速度變化.“電偏轉(zhuǎn)”時(shí)做的是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為x=v0t，y=；“磁偏轉(zhuǎn)”時(shí)做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是從時(shí)、空兩個(gè)角度反映了

5、運(yùn)動(dòng)的特征：22qEtm2.mmvTRqBqB，要學(xué)會(huì)繪圖比較兩種偏轉(zhuǎn)的區(qū)別要學(xué)會(huì)繪圖比較兩種偏轉(zhuǎn)的區(qū)別. (單選)(2009北京高考)如圖9-4-2所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng).一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直圖圖9-4-2 線由區(qū)域線由區(qū)域右邊界的右邊界的O點(diǎn)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出圖中未標(biāo)出)穿出穿出.若撤去該區(qū)域內(nèi)若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子b(不不計(jì)重力計(jì)重力)仍以相同初速度由仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子邊界穿

6、出，則粒子b() A.穿出位置一定在O點(diǎn)下方 B.穿出位置一定在O點(diǎn)上方 C.運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小 D.在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小C a粒子要在電場(chǎng)、磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒子一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故對(duì)粒子a有：Bqv=Eq，即只要滿足E=Bv無(wú)論粒子帶正電還是負(fù)電，粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場(chǎng)區(qū)，當(dāng)撤去磁場(chǎng)只保留電場(chǎng)時(shí)，粒子b由于電性不確定，故無(wú)法判斷從O點(diǎn)的上方或下方穿出，故AB錯(cuò)；粒子b在穿過(guò)電場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中必然受到電場(chǎng)力的作用而做類(lèi)似于平拋的運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故C項(xiàng)正確D項(xiàng)錯(cuò)誤. (雙選雙選)如圖如圖9-4-3所示，所示，帶等量異種電荷的平行

7、金屬板帶等量異種電荷的平行金屬板a、b處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B垂直紙面向里，不計(jì)重垂直紙面向里，不計(jì)重力的帶電粒子沿力的帶電粒子沿OO方向從方向從圖圖9-4-3左側(cè)垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)入射，從右側(cè)射出左側(cè)垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)入射，從右側(cè)射出a、b板間區(qū)域時(shí)動(dòng)能比入射時(shí)小要使粒子射出板間區(qū)域時(shí)動(dòng)能比入射時(shí)小要使粒子射出a、b板間區(qū)域時(shí)的動(dòng)能比入射時(shí)大，可以板間區(qū)域時(shí)的動(dòng)能比入射時(shí)大，可以()A適當(dāng)增大金屬板間的電壓適當(dāng)增大金屬板間的電壓B適當(dāng)增大金屬板間的距離適當(dāng)增大金屬板間的距離C適當(dāng)減小金屬板間的磁感應(yīng)強(qiáng)度適當(dāng)減小金屬板間的磁感應(yīng)強(qiáng)度D使帶電粒子的電性相反使帶電粒子的電

8、性相反 主題(2)帶電粒子在電場(chǎng)、重力場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)，存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng).已知電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是相同的，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E=4.0V/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.15T.今有一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)以v=20m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求： (1)此帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量與質(zhì)量之比q/m以及磁場(chǎng)所有可能的方向(角度可用反三角函數(shù)表示). (2)如果質(zhì)點(diǎn)沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向的水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的比荷又是多少?磁場(chǎng)方向又如何?質(zhì)點(diǎn)的軌道半徑是多少? 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法. (1)根據(jù)帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件，得知此帶電

9、質(zhì)點(diǎn)所受的重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力必定為零，由此可知三個(gè)力在同一豎直平面內(nèi)，如右圖所示，質(zhì)點(diǎn)的速度垂直紙面向外.由合力為零的條件可得由合力為零的條件可得(mg)2=(qvB)2+(qE)2 所以質(zhì)點(diǎn)的電荷量與質(zhì)量之比為 =1.96C/kg 因質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電，電場(chǎng)方向與電場(chǎng)力方向相反，則磁場(chǎng)方向也與電場(chǎng)力方向相反，設(shè)磁場(chǎng)方向與重力方向間夾角為，則有 qEsin=qvBcos 22qgmvBE 229.8C/ kg(20 0.15)4.0 解得 =arctan0.75 即磁場(chǎng)是沿著與重力方向夾角=arctan0.75且斜向下方的一切方向.20 0.15tan0.754.0vBE ， (2)若質(zhì)點(diǎn)在

10、垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則其電場(chǎng)力和重力平衡，洛倫茲力提供向心力，即 mg=Eq 電場(chǎng)力豎直向上，則電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向也是豎直向下. 軌道半徑為9.8C/kg2.45C/kg4.0qgmE2vBqvmR 20m54.4m0.152.45mvRBq 注意區(qū)別重力、洛倫茲力和電場(chǎng)力的不同特點(diǎn).重力和勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)力是恒力，而洛倫茲力的大小和方向隨速度的大小方向變化而變化. （單選）如圖9-4-4勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，帶正電的小球在場(chǎng)中靜止釋放，最后落到地面上.關(guān)于該過(guò)程，下述說(shuō)法正確的是( )圖圖9-4-4A.小球減少的電勢(shì)能等于增加的動(dòng)能小球減少的電勢(shì)

11、能等于增加的動(dòng)能B.小球做勻變速運(yùn)動(dòng)小球做勻變速運(yùn)動(dòng)C.電場(chǎng)力和重力做的功等于小球增加的動(dòng)能電場(chǎng)力和重力做的功等于小球增加的動(dòng)能D.若保持其他條件不變，只減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，若保持其他條件不變，只減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，小球著地時(shí)動(dòng)能不變小球著地時(shí)動(dòng)能不變C小球在下落過(guò)程中受三個(gè)力作用：電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力，其中只有電場(chǎng)力和重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理知，電場(chǎng)力和重力做的功等于小球增加的動(dòng)能，C選項(xiàng)正確.磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，小球在水平方向的位移發(fā)生變化，電場(chǎng)力做的功發(fā)生變化，所以著地時(shí)的動(dòng)能變化.主題(3)帶電粒子先后在兩個(gè)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)如圖9-4-5所示，空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)

12、大小為E、方向水平向右，其寬度為L(zhǎng)；圖圖9-4-5中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.方向方向垂直紙面向外；右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大垂直紙面向外；右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為小也為B.方向垂直紙面向里.一個(gè)帶正電的粒子(質(zhì)量m，電荷量q，不計(jì)重力)從電場(chǎng)左邊緣a點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)中間磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域后，又回到了a點(diǎn)，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程.求：(1)中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d.(2)帶電粒子從a點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一次回到a點(diǎn)時(shí)所用的時(shí)間t.(1)電場(chǎng)中加速，由所以磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，由牛頓第二定律得所以2vaL qEam 2qELvm 2vqvBmr 12mv

13、mELrqBBq可見(jiàn)在兩磁場(chǎng)區(qū)粒子運(yùn)動(dòng)半徑相同，如圖所示，三段圓弧的圓心組成的三角形O1O2O3是等邊三角形，其邊長(zhǎng)為2r所以sin60dr 162mELBq(2)電場(chǎng)中，中間磁場(chǎng)中，右側(cè)磁場(chǎng)中，則12222vmvmLtaqEqE22263TmtqB35563mtTqB1232723mLmttttqEqB 該粒子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，注意到在兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，在正確判斷粒子偏轉(zhuǎn)方向的基礎(chǔ)上，即可描繪出完整的運(yùn)動(dòng)圖景，從而得解.繪圖時(shí)要正確確定繪圖時(shí)要正確確定3個(gè)圓心的位置個(gè)圓心的位置. 如圖9-4-6所示，一個(gè)質(zhì)量為m帶電量為+q的小球以水平初速度v0自離地面h高度處做平拋運(yùn)動(dòng)不計(jì)空

14、氣阻力重力加速度為g，試回答下列問(wèn)題：圖圖9-4-6 (1)小球自拋出到第一次落地至點(diǎn)小球自拋出到第一次落地至點(diǎn)P的過(guò)程的過(guò)程中發(fā)生的位移中發(fā)生的位移s大小是多少？大小是多少？ (2)若在空間加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，若在空間加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)小球水平拋出后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則勻強(qiáng)發(fā)現(xiàn)小球水平拋出后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E是多大？是多大？ (3)若在空間再加一個(gè)垂直紙面若在空間再加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)小球第一次落向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)小球第一次落地點(diǎn)仍然是地點(diǎn)仍然是P.試問(wèn)磁感應(yīng)強(qiáng)度試問(wèn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多是多大？大？ (1)得：得：(2)mg=qEE=(3)由

15、由得：得： .所以所以 . 如圖如圖9-4-7所示，空中所示，空中有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為為m，帶電荷量為，帶電荷量為+q的滑塊沿的滑塊沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑塊和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為塊和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，滑塊與墻碰撞后速度為原，滑塊與墻碰撞后速度為原來(lái)的一半滑塊返回時(shí)，去掉來(lái)的一半滑塊返回時(shí)，去掉了電場(chǎng)，恰好也做勻速直線運(yùn)了電場(chǎng)，恰好也做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求原來(lái)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小動(dòng)，求原來(lái)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小圖圖9-4-7 碰撞前，粒子做勻速運(yùn)動(dòng)，碰撞前，粒子做勻速運(yùn)動(dòng)，qE=(mg+qvB)返回時(shí)無(wú)電場(chǎng)力作返回時(shí)無(wú)電場(chǎng)力作用仍做勻速運(yùn)動(dòng)，水平方向無(wú)外力，用仍做勻速運(yùn)動(dòng)，水平方向無(wú)外力，摩擦力摩擦力f=0，所以，所以N=0.豎直方向上豎直方向上有有 ，解得，解得 .2qvBmg3mgEq