高三物理一輪復(fù)習(xí)課件(人教版):第3章第5節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用
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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用 考點(diǎn)1 洛倫茲力的特點(diǎn) 例1 帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時 會受到洛倫茲力的作用 下列表述正確的是 A 洛倫茲力對帶電粒子做功B 洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C 洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D 洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向 切入點(diǎn) 洛倫茲力的方向總是與運(yùn)動方向垂直 解析 洛倫茲力的方向與運(yùn)動方向垂直 只改變速度的方向 不改變速度的大小 不對帶電粒子做功 不改變帶電粒子的動能 A錯 B對 D錯 洛倫茲力的大小F qvB 與速度有關(guān) C錯 答案 B點(diǎn)評 本題從洛倫茲力的方向 及做功的角度考查洛倫茲力的特點(diǎn) 考點(diǎn)2 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的問題 粒子全部離開磁場經(jīng)歷的時間恰好為粒子在磁場中做圓周運(yùn)動周期的四分之一 求最后離開磁場的粒子從粒子源射出時的 1 速度大小 2 速度方向與y軸正方向夾角的正弦 圖8 3 3 點(diǎn)評 帶電粒子在磁場中的做圓周運(yùn)動的問題 涉及的物理知識比較單一 核心就是洛倫茲力提供帶電粒子做圓周運(yùn)動的向心力 解決這類問題的關(guān)鍵是正確分析運(yùn)動過程 作出運(yùn)動軌跡圖 找出物理量之間的幾何關(guān)系 題型一 洛倫茲力與力學(xué) 電學(xué)的綜合問題 例3 2011 四川 如圖8 3 4所示 正方形絕緣光滑水平臺面WXYZ邊長l 1 8m 距地面h 0 8m 平行板電容器的極板CD間距d 0 1m且垂直放置于臺面 C板位于邊界WX上 D板與邊界WZ相交處有一小孔 電容器外的臺面區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1T 方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場 電荷量q 5 10 13C的微粒靜止于W處 在CD間加上恒定電壓U 2 5V 板間微粒經(jīng)電場加速后由D板所開小孔進(jìn)入磁場 微粒始終 不與極板接觸 然后由XY邊界離開臺面 在微粒離開臺面瞬時 靜止于X正下方水平地面上A點(diǎn)的滑塊獲得一水平速度 在微粒落地時恰好與之相遇 假定微粒在真空中運(yùn)動 極板間電場視為勻強(qiáng)電場 滑塊視為質(zhì)點(diǎn) 滑塊與地面間的動摩擦因數(shù) 0 2 取g 10m s2 圖8 3 4 1 求微粒在極板間所受電場力的大小 并說明兩板的極性 2 求由XY邊界離開臺面的微粒的質(zhì)量范圍 3 若微粒質(zhì)量m0 1 10 13kg 求滑塊開始運(yùn)動時所獲得的速度 微粒要從XY邊界離開臺面 則圓周運(yùn)動的邊緣軌跡如圖所示 半徑的極小值與極大值分別為 3 如圖 微粒在臺面以速度v做以O(shè)點(diǎn)為圓心 R為半徑的圓周運(yùn)動 從臺面邊緣P點(diǎn)沿與XY邊界成 角飛出做平拋運(yùn)動 落地點(diǎn)Q 水平位移s 下落時間t 設(shè)滑塊質(zhì)量為M 滑動獲得速度v0后在t內(nèi)沿與平臺前側(cè)面成 角方向 以加速度a做勻減速直線運(yùn)動到Q 經(jīng)過位移為k 由幾何關(guān)系 可得 點(diǎn)評 對于多過程 多對象的力電磁綜合問題要運(yùn)用程序法對各個對象依次分別進(jìn)行分析 分析清楚各對象的受力 運(yùn)動情況是成功解答的前提與關(guān)鍵 題型二 質(zhì)譜儀與回旋加速器 例4 2010 江蘇卷 1932年 勞倫斯和利文斯設(shè)計出了回旋加速器 回旋加速器的工作原理如圖8 3 5所示 置于高真空中的D形金屬盒半徑為R 兩盒間的狹縫很小 帶電粒子穿過的時間可以忽略不計 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直 A處粒子源產(chǎn)生的粒子 質(zhì)量為m 電荷量為 q 在加速器中被加速 加速電壓為U 加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用 圖8 3 5 1 求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比 2 求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t 3 實際使用中 磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率都有最大值的限制 若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率的最大值分別為Bm fm 試討論粒子能獲得的最大動能Ekm 點(diǎn)評 分析回旋加速器的問題 核心是要理解回旋加速器的工作條件 即 加速電場的頻率與粒子做圓周運(yùn)動的頻率相等 1 2011 海南 空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場 圖8 3 6中的正方形為其邊界 一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點(diǎn)入射 這兩種粒子帶同種電荷 它們的電荷量 質(zhì)量均不同 但其比荷相同 且都包含不同速率的粒子 不計重力 下列說法正確的是 圖8 3 6 A 入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動時間一定不同B 入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡一定相同C 在磁場中運(yùn)動時間相同的粒子 其運(yùn)動軌跡一定相同D 在磁場中運(yùn)動時間越長的粒子 其軌跡所對的圓心角一定越大答案 BD 2 2011 浙江 利用如圖8 3 7所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子 圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 板上有兩條寬度分別為2d和d的縫 兩縫近端相距為L 一群質(zhì)量為m 電荷量為q 具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場 對于能夠從寬度d的縫射出的粒子 下列說法正確的是 圖8 3 7 答案 BC 3 2011 全國新課標(biāo) 如圖8 3 8 在區(qū)域 0 x d 和區(qū)域 d x 2d 內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B 方向相反 且都垂直于Oxy平面 一質(zhì)量為m 帶電荷量q q 0 的粒子a于某時刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域 其速度方向沿x軸正向 已知a在離開區(qū)域 時 速度方向與x軸正方向的夾角為30 此時 另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b也從P點(diǎn)沿x軸正向射入?yún)^(qū)域 其速度大小是a的1 3 不計重力和兩粒子之間的相互作用力 求 1 粒子a射入?yún)^(qū)域 時速度的大小 2 當(dāng)a離開區(qū)域 時 a b兩粒子的y坐標(biāo)之差 圖8 3 8 解析 1 設(shè)粒子a在 內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的圓心為C 在y軸上 半徑為Ra1 粒子速度為va 運(yùn)動軌跡與兩磁場區(qū)域邊界的交點(diǎn)為P 如圖 由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得 4 2011 淄博模擬 如圖8 3 9所示 在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 在xOy平面內(nèi) 從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成 角 0 以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子 重力不計 則下列說法正確的是 圖8 3 9 A 若 一定 v越大 則粒子在磁場中運(yùn)動的時間越短B 若 一定 v越大 則粒子在磁場中運(yùn)動的角速度越大C 若v一定 越大 則粒子在磁場中運(yùn)動的時間越短D 若v一定 越大 則粒子在離開磁場的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)答案 C 5 2011 惠州模擬 如圖8 3 10所示 圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場 一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子以不同的速率沿著相同的方向?qū)?zhǔn)圓心O射入勻強(qiáng)磁場 又都從該磁場中射出 這些粒子在磁場中的運(yùn)動時間有的較長 有的較短 若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用 則在磁場中運(yùn)動時間越長的帶電粒子 A 速率一定越小B 速率一定越大C 在磁場中通過的路程越長D 在磁場中的周期一定越大 圖8 3 10 A 6 如圖8 3 11所示 相距為R的兩塊平行金屬板M N正對著放置 S1 S2分別為M N板上的小孔 S1 S2 O三點(diǎn)共線 它們的連線垂直M N 且S2O R 以O(shè)為圓心 R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場 D為收集板 板上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離以及板兩端點(diǎn)的距離都為2R 板兩端點(diǎn)的連線垂直M N板 質(zhì)量為m 帶電量為 q的粒子經(jīng)S1進(jìn)入M N間的電場后 通過S2進(jìn)入磁場 粒子在S1處的速度和粒子所受的重力均不計 1 當(dāng)M N間的電壓為U時 求粒子進(jìn)入磁場時速度的大小v 2 若粒子恰好打在收集板D的中點(diǎn)上 求M N間的電壓值U0 3 當(dāng)M N間的電壓不同時 粒子從S1到打在D上經(jīng)歷的時間t會不同 求t的最小值 圖8 3 11 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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