江西省南昌市新建一中2014屆高考物理專題復(fù)習(xí) 專題五 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案

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1、 山西省南昌市新建一中2014屆高考物理專題復(fù)習(xí) 專題五 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 自主預(yù)習(xí) 知識(shí)點(diǎn)總結(jié) 一、洛侖茲力 1、公式：F＝qvBsinα(α為v與B的夾角) 2、特點(diǎn)：洛倫茲力F的方向既垂直于磁場(chǎng)B的方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面．故永遠(yuǎn)不對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功。 3、方向的判斷：左手定則 二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)公式 三、 兩種模型 1、組合場(chǎng)：即電場(chǎng)與磁場(chǎng)有明顯的界線,帶電粒子分別在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)做兩種不同的運(yùn)動(dòng),即分段運(yùn)動(dòng),該類問(wèn)題運(yùn)動(dòng)過(guò)程較為復(fù)雜,但對(duì)于每一段運(yùn)動(dòng)又較為清晰易辨,往往這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于分段運(yùn)動(dòng)

2、的連接點(diǎn)時(shí)的速度,具有承上啟下的作用． 2、復(fù)合場(chǎng)：即在同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，些類問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，受力不復(fù)雜，但仔細(xì)分析其運(yùn)動(dòng)往往比較難以把握。 四、 三種場(chǎng)力比較 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 重力場(chǎng) 力的大小 ① F=qE ②與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)力為恒力。 與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)， ①電荷靜止或v∥B時(shí)，不受f洛， ② v⊥B時(shí)洛侖茲力最大 f洛= q B v ①G=mg ②與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān) 力的方向 正電荷受力方向與E方向相同，(負(fù)電荷受力方向與E相反)。 f洛方向⊥(B和v)所決定的平面，(可用左手定則判定) 總是豎直向下 2 /

3、8 力做功特點(diǎn) 做功多少與路徑無(wú)關(guān)，只取決于始末兩點(diǎn)的電勢(shì)差， W=q UAB=ΔE f洛對(duì)電荷永不做功，只改變電荷的速度方向，不改變速度的大小 做功多少與路徑無(wú)關(guān)，只取決于始末位置的高度差， W=mgh=ΔEp 高考體驗(yàn) 3、（09）如圖所示，在x軸上關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱的兩點(diǎn)固定放置等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q，x軸上的P點(diǎn)位于-Q的右側(cè)。下列判斷正確的是（ ） A.在x軸上還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B.在x軸上還有兩點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能增大 D.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能減小

4、4、（10）某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，以下說(shuō)法正確的是（ ） A. 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) B. 點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)電勢(shì) C.若將一試探電荷+由點(diǎn)釋放，它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)b點(diǎn) D.若在點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷-Q，將一試探電荷+q由移至b的過(guò)程中，電勢(shì)能減小 5、(11)如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，，且a與c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上。以下判斷正確的是（ ） A、 b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) B、 B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)

5、 C、 a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 D、 試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能 6、（12）圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng)，實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)。則該粒子（　　　?。? Ａ、帶負(fù)電 Ｂ、在c點(diǎn)受力最大 Ｃ、在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能 Ｄ、由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化 合作探究 1、如圖4－1－1所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn)，虛線為等勢(shì)線．取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1

6、、q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．A點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì) B．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等 C．q1的電荷量小于q2的電荷量 D．q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能 2、板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢(shì)差為U1，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1，現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1 C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1 3、如圖4－2－

7、2所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60角．現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?，仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?　　) A.Δt　　　　　　　B．2Δt C.Δt D．3Δt 4、一平行板電容器長(zhǎng)l＝10 cm，寬a＝8 cm，板間距d＝4 cm，在板左側(cè)有一足夠長(zhǎng)的“狹縫”離子源，沿著兩板中心平面，連續(xù)不斷地向整個(gè)電容器射入離子，它們的比荷均為21010 C/kg，速度均為4106 m/s，距板右端l/2處有一足夠大的屏，如圖4－1－

8、8甲所示，如果在平行板電容器的兩極板間接上如圖4－1－8乙所示的交流電，由于離子在電容器中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間遠(yuǎn)小于交流電的周期，故離子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)．試求： (1)離子打在屏上的區(qū)域面積； (2)在一個(gè)周期內(nèi)，離子打到屏上的時(shí)間． 5、如圖4－2－5所示，直線OA與y軸成θ＝30角，在AOy范圍內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在AOx范圍內(nèi)有一個(gè)矩形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．該磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T，方向垂直紙面向里．一帶電微粒電荷量q＝＋210－14 C，質(zhì)量m＝410－20 kg，微粒在y軸上的某點(diǎn)以速度v0垂直于y軸進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并以速度v

9、＝3104 m/s垂直穿過(guò)直線OA，運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū)域后，最終又垂直穿過(guò)x軸．不計(jì)微粒重力，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)帶電微粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度v0多大； (2)帶電微粒在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑； (3)畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖并求出最小矩形 磁場(chǎng)區(qū)域的長(zhǎng)和寬． 6、如圖4－2－9所示，半圓有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓心O1在x軸上，OO1距離等于半圓磁場(chǎng)的半徑，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1.虛線MN平行x軸且與半圓相切于P點(diǎn)．在MN上方是正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿x軸負(fù)向，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。B1、B2均垂直紙面，方向如圖所示．有一

10、群相同的正粒子，以相同的速率沿不同方向從原點(diǎn)O射入第Ⅰ象限，其中沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)射入MN后，恰好在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q(粒子重力不計(jì))． (1)求粒子初速度大小和有界半圓磁場(chǎng)的半徑； (2)若撤去磁場(chǎng)B2，求經(jīng)過(guò)P點(diǎn)射入電場(chǎng)的粒子從y軸出電場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo)； (3)試證明：題中所有從原點(diǎn)O進(jìn)入第Ⅰ象限的粒子都能在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)． 鞏固練習(xí) 1.電場(chǎng)中等勢(shì)面如圖4－1－2所示，下列關(guān)于該電場(chǎng)描述正確的是(　　) A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的小 B．負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能比C點(diǎn)的電勢(shì)能大 C．電荷沿等勢(shì)面AB移動(dòng)過(guò)程中

11、，電場(chǎng)力始終不做功 D．正電荷由A移到C，電場(chǎng)力做負(fù)功 2、如圖4－1－4所示，豎直平面內(nèi)的同心圓是一點(diǎn)電荷在真空中形成電場(chǎng)的一簇等勢(shì)線，一帶正電的小球從A點(diǎn)靜止釋放，沿直線到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度為零，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．此點(diǎn)電荷為負(fù)電荷 B．場(chǎng)強(qiáng)EA＞EB＞EC C．電勢(shì)φA＞φB＞φC D．小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)的電勢(shì)能 3、一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是(　　) A．C和U均增大　　　　　　　B．C增大，U減小 C．C減小，U增大

12、D．C和U均減小 4、如圖4－1－5所示，平行板電容器的兩極板A、B接在電池的兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器的內(nèi)部，閉合開(kāi)關(guān) S，給電容器充電，穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向的夾角為θ，則(　　) A．若保持開(kāi)關(guān)S閉合，A板向B板靠近，則θ增大 B．若保持開(kāi)關(guān)S閉合，A板向B板靠近，則θ不變 C．若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，A板向B板靠近，則θ不變 D．若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，A板向B板靠近，則θ增大 5、如圖4－1－9，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連．若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中，該粒子(　　) A．所受重力與電場(chǎng)力平衡 B．電勢(shì)能

13、逐漸增加 C．動(dòng)能逐漸增加 D．做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 6、如圖4－1－10所示，有一足夠?qū)挼膭驈?qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向豎直向下．從電場(chǎng)中的某點(diǎn)O，以大小不同的速率沿同一水平方向射出若干個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的相同帶電粒子，不計(jì)粒子重力及相互間的影響．當(dāng)每個(gè)粒子的動(dòng)能增大到各自初動(dòng)能的3倍時(shí)的位置分別記為P1、P2、P3…則P1、P2、P3…的連線形狀為(　　) A．一個(gè)圓 B．一條直線 C．一條拋物線 D．不規(guī)則的曲線 7、質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖4－2－3中虛線所示．下列表述正確的是(　

14、　) A．M帶負(fù)電，N帶正電 B．M的速率小于N的速率 C．洛倫茲力對(duì)M、N做正功 D．M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間 8、處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值(　　) A．與粒子電荷量成正比 B．與粒子速率成正比 C．與粒子質(zhì)量成正比 D．與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比 9、如圖4－2－4所示，兩個(gè)橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓的直徑和正方形的邊長(zhǎng)相等，兩個(gè)電子以相同的速度分別飛入兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直，進(jìn)入圓形磁場(chǎng)的電子初速度方向?qū)?zhǔn)圓心；進(jìn)入正方形磁場(chǎng)的電子初速度

15、方向垂直于邊界，從中點(diǎn)進(jìn)入．則下面判斷正確的是(　　) A．兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其半徑一定相同 B．兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定不相同 C．進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定先飛離磁場(chǎng) D．進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng) 10、如圖4－2－6所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢(shì)差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為(　　) A．d隨v0增大而增大，d與U無(wú)關(guān) B．d隨v0增大而增大，d隨U增大而增大 C．d隨U增大而增

16、大，d與v0無(wú)關(guān) D．d隨v0增大而增大，d隨U增大而減小 11、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，是一種低碳環(huán)保發(fā)電機(jī)，有著廣泛的發(fā)展前景，其發(fā)電原理示意圖如圖4－2－10所示，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，整體上呈電中性)噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域有兩塊面積為S、相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成一電路．設(shè)氣流的速度為v，氣體的電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))為g，則(　　) A．兩板間的電勢(shì)差為U＝Bdv B．下板是電源的正極，上板是電源的負(fù)極 C．流經(jīng)R的電流為I＝ D．流經(jīng)R的電流為I＝ 12、如圖4－2－1

17、1所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上．兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴．調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)． (1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量； (2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值； (3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置．為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B′，則B′的大小為多少？ 希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！