2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題三 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第10講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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專(zhuān)題整合突破 專(zhuān)題三電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第10講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 微網(wǎng)構(gòu)建 高考真題 C 2 2018 全國(guó) 25 如圖 在y 0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)大小為E 在y 0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一個(gè)氕核H和一個(gè)氘核H先后從y軸上y h點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出 速度方向沿x軸正方向 已知H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí) 速度方向與x軸正方向的夾角為60 并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處第一次射出磁場(chǎng) H的質(zhì)量為m 電荷量為q 不計(jì)重力 求 1 H第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離 2 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 3 H第一次離開(kāi)磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離 解析 1 粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖 a 所示 粒子在電場(chǎng)中的軌跡為拋物線(xiàn) 在磁場(chǎng)中為圓弧 上下對(duì)稱(chēng) 圖 a 2 粒子從電場(chǎng)下邊界入射后在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng) 設(shè)粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大小為v0 在下側(cè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t 加速度的大小為a 粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小為v 方向與電場(chǎng)方向的夾角為 如圖 b 速度沿電場(chǎng)方向的分量為v1 根據(jù)牛頓第二定律有 圖 b qE ma 式中q和m分別為粒子的電荷量和質(zhì)量 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v1 at l v0t v1 vcos 4 2018 全國(guó) 24 如圖 從離子源產(chǎn)生的甲 乙兩種離子 由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動(dòng) 自M點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里 磁場(chǎng)左邊界豎直 已知甲種離子射入磁場(chǎng)的速度大小為v1 并在磁場(chǎng)邊界的N點(diǎn)射出 乙種離子在MN的中點(diǎn)射出 MN長(zhǎng)為l 不計(jì)重力影響和離子間的相互作用 求 1 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 2 甲 乙兩種離子的比荷之比 1 求粒子從P到M所用的時(shí)間t 2 若粒子從與P同一水平線(xiàn)上的Q點(diǎn)水平射出 同樣能由M進(jìn)入磁場(chǎng) 從N射出 粒子從M到N的過(guò)程中 始終在環(huán)形區(qū)域中運(yùn)動(dòng) 且所用的時(shí)間最少 求粒子在Q時(shí)速度v0的大小 熱點(diǎn)聚焦 1 組合場(chǎng)模型電場(chǎng) 磁場(chǎng) 重力場(chǎng) 或其中兩種場(chǎng) 并存 但各位于一定區(qū)域 并且互不重疊的情況 熱點(diǎn)一帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2 帶電粒子在組合場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的解決方法 1 要清楚場(chǎng)的性質(zhì) 方向 強(qiáng)弱 范圍等 2 帶電粒子依次通過(guò)不同場(chǎng)區(qū)時(shí) 由受力情況確定粒子在不同區(qū)域的運(yùn)動(dòng)情況 3 正確地畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖 4 根據(jù)區(qū)域和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不同 將粒子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程劃分為幾個(gè)不同的階段 對(duì)不同的階段選取不同的規(guī)律處理 5 當(dāng)粒子從一個(gè)場(chǎng)進(jìn)入另一個(gè)場(chǎng)時(shí) 分析轉(zhuǎn)折點(diǎn)處粒子速度的大小和方向往往是解題的突破口 典例1 1 求電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo) 2 若要使電子在磁場(chǎng)中從ab邊射出 求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B滿(mǎn)足的條件 類(lèi)題演練1 多選 2018 江西省新余市高三下學(xué)期模擬 如圖所示 開(kāi)始靜止的帶電粒子帶電荷量為 q 質(zhì)量為m 不計(jì)重力 從點(diǎn)P經(jīng)電場(chǎng)加速后 從小孔Q進(jìn)入右側(cè)的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 PQ的連線(xiàn)經(jīng)過(guò)AD邊 BC邊的中點(diǎn) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于紙面向外 若帶電粒子只能從CD邊射出 則 AC 1 復(fù)合場(chǎng)模型電場(chǎng) 磁場(chǎng) 重力場(chǎng) 或其中兩種場(chǎng) 并存于同一區(qū)域的情況 2 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況分析 1 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合力為零時(shí) 做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 如速度選擇器 或處于靜止?fàn)顟B(tài) 2 當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力等值反向 洛倫茲力提供向心力時(shí) 帶電粒子在垂直于于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 熱點(diǎn)二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力情況分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是電磁學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)的結(jié)合 分析方法和力學(xué)問(wèn)題的分析方法基本相同 即均用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 能量觀點(diǎn)來(lái)分析 不同之處是多了電場(chǎng)力 洛倫茲力 二力的特點(diǎn)是電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān) 洛倫茲力方向始終和運(yùn)動(dòng)速度方向垂直永不做功等 典例2 解析 1 由P的位置特點(diǎn)可知 POy 45 分析可知 粒子受到電場(chǎng)力和洛倫茲力作用PO沿直線(xiàn)只能做勻速運(yùn)動(dòng) 由力的平衡條件可得qE qvB解得E Bv由左手定則可知 洛倫茲力方向垂直于PO斜向左下 故電場(chǎng)力的方向垂直于PO斜向右上 因粒子帶正電 所以電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于PO斜向右上 與x軸成45 的夾角 類(lèi)題演練2 2018 湖南省郴州市高三下學(xué)期一模 如圖所示 甲是不帶電的絕緣物塊 乙?guī)д?甲乙疊放在一起 置于粗糙的絕緣水平地板上 地板上方空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 現(xiàn)加一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng) 發(fā)現(xiàn)甲 乙無(wú)相對(duì)滑動(dòng)一起向左加速運(yùn)動(dòng) 在加速運(yùn)動(dòng)階段 A 甲 乙兩物塊間的摩擦力不變B 甲 乙兩物塊可能做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)C 乙物塊與地面之間的摩擦力不斷減小D 甲 乙兩物體可能做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B 解析 由于f增大 F一定 根據(jù)牛頓第二定律得 加速度a減小 對(duì)甲研究得到 乙對(duì)甲的摩擦力F甲 m甲a 則得到f甲減小 甲 乙兩物塊間的靜摩擦力不斷減小 故A錯(cuò)誤 以甲乙整體為研究對(duì)象 分析受力如圖 則有N F洛 m甲 m乙 g 當(dāng)甲乙一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 洛倫茲力F洛增大 N增大 則地面對(duì)乙的滑動(dòng)摩擦力f增大 故C錯(cuò)誤 甲乙整體受到的摩擦力逐漸增加 故做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng) 最后是一起勻速運(yùn)動(dòng) 故B正確 D錯(cuò)誤 故選B 1 帶電粒子在交變電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜 一定要從粒子的受力情況分析 分析清楚粒子在不同時(shí)間間隔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況 1 若交變電壓的變化周期遠(yuǎn)大于粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間或粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間極短可忽略 則粒子在穿越電場(chǎng)的過(guò)程中 電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng) 2 空間存在的電場(chǎng)或磁場(chǎng)是時(shí)間周期性變化的 一般呈現(xiàn) 矩形波 的特點(diǎn) 交替變化的電場(chǎng)及磁場(chǎng)會(huì)使帶電粒子依次經(jīng)過(guò)不同特點(diǎn)的電場(chǎng)或磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng) 從而表現(xiàn)出 多過(guò)程 現(xiàn)象 其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)既復(fù)雜又隱蔽 熱點(diǎn)三帶電粒子在交變電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2 帶電粒子在交變電 磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法 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)第一階段上的受力情況確定粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2018 山東省歷城高三下學(xué)期模擬 如圖甲所示 在坐標(biāo)系xOy平面內(nèi) y軸的左側(cè) 有一個(gè)速度選擇器 其中的電場(chǎng)強(qiáng)度為E 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0 粒子源不斷地釋放出沿x軸正方向運(yùn)動(dòng) 質(zhì)量均為m 電量均為 q 速度大小不同的粒子 在y軸的右側(cè)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B 方向垂直于xOy平面 且隨時(shí)間做周期性變化 不計(jì)其產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)粒子的影響 規(guī)定垂直xOy平面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎?如圖乙所示 在離y軸足夠遠(yuǎn)的地方有一個(gè)與y軸平行的熒光屏 假設(shè)帶電粒子在y軸右側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間達(dá)到磁場(chǎng)的一個(gè)變化周期之后 失去電量變成中性粒子 粒子的重力可以忽略不計(jì) 典例3 3 由于兩次磁場(chǎng)的大小相等方向相反 由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知其運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖乙 經(jīng)過(guò)一個(gè)磁場(chǎng)的變化周期后速度的方向與x軸再次平行 且距離x軸的距離為y 2r 1 cos 1 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率v 2 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2 做出電子在磁場(chǎng)中的軌跡如圖所示