高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題三 第8講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt
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第8講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1 2014 浙江理綜 25 離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動(dòng)力系統(tǒng) 某種推進(jìn)器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原理如圖1所示 截面半徑為R的圓柱腔分為兩個(gè)工作區(qū) 為電離區(qū) 將氙氣電離獲得1價(jià)正離子 為加速區(qū) 長(zhǎng)度為L(zhǎng) 兩端加有電壓 形成軸向的勻強(qiáng)電場(chǎng) 區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入 區(qū) 被加速后以速度vM從右側(cè)噴出 1 求 區(qū)的加速電壓及離子的加速度大小 2 為取得好的電離效果 請(qǐng)判斷 區(qū)中的磁場(chǎng)方向 按圖乙說(shuō)明是 垂直紙面向里 或 垂直紙面向外 3 為90 時(shí) 要取得好的電離效果 求射出的電子速率v的范圍 4 要取得好的電離效果 求射出的電子最大速率vmax與 角的關(guān)系 2 2015 浙江理綜 25 使用回旋加速器的實(shí)驗(yàn)需要把離子束從加速器中引出 離子束引出的方法有磁屏蔽通道法和靜電偏轉(zhuǎn)法等 質(zhì)量為m 速度為v的離子在回旋加速器內(nèi)旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)軌道是半徑為r的圓 圓心在O點(diǎn) 軌道在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 為引出離子束 使用磁屏蔽通道法設(shè)計(jì)引出器 引出器原理如圖3所示 一對(duì)圓弧形金屬板組成弧形引出通道 通道的圓心位于O 點(diǎn) O 點(diǎn)圖中未畫(huà)出 引出離子時(shí) 令引出通道內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度降低 從而使離子從P點(diǎn)進(jìn)入通道 沿通道中心線(xiàn)從Q點(diǎn)射出 已知OQ長(zhǎng)度為L(zhǎng) OQ與OP的夾角為 1 求離子的電荷量q并判斷其正負(fù) 2 離子從P點(diǎn)進(jìn)入 Q點(diǎn)射出 通道內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)降為B 求B 3 換用靜電偏轉(zhuǎn)法引出離子束 維持通道內(nèi)的原有磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變 在內(nèi)外金屬板間加直流電壓 兩板間產(chǎn)生徑向電場(chǎng) 忽略邊緣效應(yīng) 為使離子仍從P點(diǎn)進(jìn)入 Q點(diǎn)射出 求通道內(nèi)引出軌跡處電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向和大小 圖3 主要題型 選擇題 計(jì)算題知識(shí)熱點(diǎn) 1 帶電粒子在組合復(fù)合場(chǎng)中的受力分析及運(yùn)動(dòng)分析 2 帶電粒子在疊加復(fù)合場(chǎng)中的受力分析及運(yùn)動(dòng)分析 思想方法 1 模型法 2 類(lèi)比法 3 整體法 隔離法 4 合成法 分解法 5 對(duì)稱(chēng)法 考向一帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 核心知識(shí) 電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn) 規(guī)律方法 1 做好 兩個(gè)區(qū)分 1 正確區(qū)分重力 電場(chǎng)力 洛倫茲力的大小 方向特點(diǎn)及做功特點(diǎn) 2 正確區(qū)分 電偏轉(zhuǎn) 和 磁偏轉(zhuǎn) 的不同 2 抓住 兩個(gè)技巧 1 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)程劃分成不同特點(diǎn)的小過(guò)程 2 善于畫(huà)出幾何圖形處理幾何關(guān)系 要有運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題的習(xí)慣 圖4 1 求粒子經(jīng)過(guò)y軸時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離 2 若要使粒子不能進(jìn)入第三象限 求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍 不考慮粒子第二次進(jìn)入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)情況 圖5 1 粒子的初速度v0 2 電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小 3 粒子從A到M點(diǎn)的時(shí)間t 解析粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 則 AOQ 120 且粒子從D點(diǎn)出射時(shí)與DT成60 角 1 運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分解方法 1 以 場(chǎng) 的邊界將帶電粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分段 2 分析每段運(yùn)動(dòng)帶電粒子的受力情況和初速度 判斷粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 3 建立聯(lián)系 前 后兩段運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)為帶電粒子過(guò)關(guān)聯(lián)點(diǎn)時(shí)的速度 4 分段求解 根據(jù)題設(shè)條件 選擇計(jì)算順序 2 周期性和對(duì)稱(chēng)性的應(yīng)用相鄰場(chǎng)問(wèn)題大多具有周期性和對(duì)稱(chēng)性 解題時(shí)一是要充分利用其特點(diǎn)畫(huà)出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 以幫助理順物理過(guò)程 二是要注意周期性和對(duì)稱(chēng)性對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的影響 考向二帶電粒子在疊加復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 核心知識(shí) 規(guī)律方法 1 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法 1 弄清復(fù)合場(chǎng)的組成特點(diǎn) 2 正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 3 畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2 結(jié)論若在疊加場(chǎng)中粒子做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 則一定是做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 重力 電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力為零 1 如圖6所示 在空間中O點(diǎn)放一質(zhì)量為m 帶電荷量為 q的微粒 過(guò)O點(diǎn)水平向右為x軸 豎直向下為y軸 MN為邊界線(xiàn) 上方存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E 下方存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)E 和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) OM h 若從靜止釋放此微粒 微粒一直沿直線(xiàn)OP穿過(guò)此區(qū)域 60 若在O點(diǎn)給它一沿x方向的初速度v0 它第一次經(jīng)過(guò)MN時(shí) 與MN交于C點(diǎn) 電場(chǎng)強(qiáng)度E和E 大小未知 重力加速度為g 求 圖6 1 C點(diǎn)的坐標(biāo) 2 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 圖7 1 粒子剛從發(fā)射器射出時(shí)的初速度及粒子發(fā)射器P的橫坐標(biāo)x 2 粒子從粒子源射出到返回第 象限上升到最高點(diǎn)所用的總時(shí)間 答案見(jiàn)解析 關(guān)注幾場(chǎng)疊加 構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型 優(yōu)選規(guī)律解題第1步 受力分析 關(guān)注幾場(chǎng)疊加 磁場(chǎng) 重力場(chǎng)并存 受重力和洛倫茲力 電場(chǎng) 磁場(chǎng)并存 不計(jì)重力的微觀粒子 受電場(chǎng)力和洛倫茲力 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 重力場(chǎng)并存 受電場(chǎng)力 洛倫茲力和重力 第2步 運(yùn)動(dòng)分析 典型運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建受力平衡的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 受力恒定的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 受力大小恒定且方向指向圓心的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 受力方向變化復(fù)雜的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等 第3步 選用規(guī)律 兩種觀點(diǎn)解題 帶電體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 則用平衡條件求解 即二力或三力平衡 帶電體做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 應(yīng)用向心力公式或勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解 帶電體做勻變速直線(xiàn)或曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 帶電體做復(fù)雜的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 應(yīng)用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解 高頻考點(diǎn)八帶電粒子在交變電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 1 解題思路 2 方法技巧帶電粒子在交變電 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析方法 1 仔細(xì)分析并確定各場(chǎng)的變化特點(diǎn)及相應(yīng)的時(shí)間 其變化周期一般與粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期相關(guān)聯(lián) 有一定的聯(lián)系 應(yīng)抓住變化周期與運(yùn)動(dòng)周期之間的聯(lián)系作為解題的突破口 2 必要時(shí) 可把粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程還原成一個(gè)直觀的運(yùn)動(dòng)軌跡草圖進(jìn)行分析 3 把粒子的運(yùn)動(dòng)分解成多個(gè)運(yùn)動(dòng)階段分別進(jìn)行處理 根據(jù)每一階段上的受力情況確定粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 20分 如圖8甲所示 寬度為d的豎直狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi) 邊界為L(zhǎng)1 L2 存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直方向上的周期性變化的電場(chǎng) 如圖乙所示 電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E0 E 0表示電場(chǎng)方向豎直向上 t 0時(shí) 一帶正電 質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點(diǎn)以水平速度v射入該區(qū)域 沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后 做一次完整的圓周運(yùn)動(dòng) 再沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到右邊界上的N2點(diǎn) Q為線(xiàn)段N1N2的中點(diǎn) 重力加速度為g 上述d E0 m v g為已知量 圖8 1 求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 2 求電場(chǎng)變化的周期T 3 改變寬度d 使微粒仍能按上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程通過(guò)相應(yīng)寬度的區(qū)域 求T的最小值 審題流程第一步 抓住關(guān)鍵點(diǎn) 獲取信息 答案見(jiàn)解析 圖9 1 求電荷進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小 2 求圖乙中t 2 10 5s時(shí)刻電荷與P點(diǎn)的距離 答案 1 3 14 104m s 2 0 2m 分解物理過(guò)程 化繁為簡(jiǎn)在解答交變場(chǎng)問(wèn)題時(shí) 要以變化節(jié)點(diǎn)為界 正確分解物理過(guò)程 分段突破 綜合解析 變化節(jié)點(diǎn)也就是前 后兩段運(yùn)動(dòng)的銜接點(diǎn) 以帶電粒子 微粒 過(guò)節(jié)點(diǎn)的速度為基礎(chǔ)建立前 后運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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