2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場與磁場 第3講 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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建體系?記要點(diǎn),研考向?提能力,做真題?明考向,4,限訓(xùn)練?通高考,,專題三電場與磁場,第3講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng),1.(2016高考全國卷Ⅰ，T15)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定．質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場．若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來的12倍．此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A．11B.12C．121D．144,答案：D,2.(2017高考全國卷Ⅰ，T16)如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里．三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．下列選項(xiàng)正確的是()A．ma>mb>mcB．mb>ma>mcC．mc>ma>mbD．mc>mb>ma,答案：B,(1)小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v的大小和方向；(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點(diǎn)所在的這條電場線經(jīng)歷的時(shí)間t.,答案：(1)見解析(2)3.5s,■命題特點(diǎn)與趨勢——怎么考1．帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)在高考全國卷中屬于冷考點(diǎn)，近幾年高考涉及的題目多為較簡單的選擇題．但在自主命題地區(qū)的高考中是命題熱點(diǎn)，題目多為綜合性較強(qiáng)的計(jì)算題．2．從近幾年全國卷和地方卷的試題可以看出，命題點(diǎn)多集中在帶電粒子在電場和磁場的組合場中運(yùn)動(dòng)，重在考查曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法及幾何關(guān)系的應(yīng)用．也有考查重力場、電場、磁場的疊加場中的運(yùn)動(dòng)問題，重在考查在受力分析及動(dòng)力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用．,3．2019年高考題會(huì)以組合場為主，要關(guān)注以磁與現(xiàn)代科技為背景材料的題目．,■解題要領(lǐng)——怎么做解決此類問題一定要分清復(fù)合場的組成、帶電體在場中的受力特點(diǎn)、滿足的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(如類平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等)，同時(shí)要做好運(yùn)動(dòng)過程分析，將一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分解成若干簡單的運(yùn)動(dòng)，并能找出它們之間的聯(lián)系．,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)過程劃分成不同特點(diǎn)的小過程．(2)善于畫出幾何圖形處理邊、角關(guān)系，要有運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題的習(xí)慣．,[典例展示1](2018福建龍巖上學(xué)期期末)如圖所示，在空間有xOy坐標(biāo)系，第三象限有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，第四象限有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，從A處沿與x軸成60角的方向垂直射入勻強(qiáng)磁場中，結(jié)果離子正好從距O點(diǎn)為L的C處沿垂直電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，最后離子打在x軸上距O點(diǎn)2L的D處，不計(jì)離子重力，求：,(1)此離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r；(2)離子從A處運(yùn)動(dòng)到D處所需的時(shí)間；(3)場強(qiáng)E的大?。?[方法技巧]帶電粒子在組合場中運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)明性質(zhì)：要清楚場的性質(zhì)、方向、強(qiáng)弱、范圍等，如例題中磁場在第三象限且垂直紙面向里，電場在第四象限且豎直向上．(2)定運(yùn)動(dòng)：帶電粒子依次通過不同場區(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，如在磁場中受洛倫茲力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在電場中受電場力做類平拋運(yùn)動(dòng)．,(3)畫軌跡：正確地畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖．(4)用規(guī)律：根據(jù)區(qū)域和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不同，將粒子運(yùn)動(dòng)的過程劃分為幾個(gè)不同的階段，對不同的階段選取不同的規(guī)律處理．(5)找關(guān)系：要明確帶電粒子通過不同場區(qū)的交界處時(shí)速度大小和方向的關(guān)系，上一個(gè)區(qū)域的末速度往往是下一個(gè)區(qū)域的初速度．,1．(2018福建漳州一中模擬)如圖，在x軸下方的區(qū)域內(nèi)存在方向與y軸正方向相同的勻強(qiáng)電場．在x軸上方以原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于xOy平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.y軸負(fù)半軸上的A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為d，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)電場加速后從O點(diǎn)射入磁場．粒子重力不計(jì)，求：,2.如圖所示，平面直角坐標(biāo)系的x軸上方存在豎直向上的勻強(qiáng)電場Ⅰ，場強(qiáng)為E1(未知)，第四象限內(nèi)OC與x軸正方向成60角，OC與x軸間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B(未知)，OC與y軸間存在垂直O(jiān)C向下的勻強(qiáng)電場Ⅱ，場強(qiáng)為E2(未知)．一質(zhì)量為m、帶電荷量為－q(q>0)的粒子從O點(diǎn)以與x軸正方向成30角的初速度v0射入勻強(qiáng)電場E1中，經(jīng)一段時(shí)間后從x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好垂直穿過OC且剛好能到達(dá)y軸上的D點(diǎn)，已知O、Q間的距離為L，粒子重力不計(jì)，求：,(1)場強(qiáng)E1、E2的大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(2)粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所用的時(shí)間t.,解析：(1)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子在勻強(qiáng)電場Ⅰ中做斜上拋運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)的合成與分解知：,[典例展示2]如圖所示，平面OM和水平面ON之間的夾角為30，兩平面之間同時(shí)存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外；勻強(qiáng)電場的方向豎直向上．一帶電小球的質(zhì)量為m，電荷量為q；帶電小球沿豎直平面以大小為v0的初速度從平面OM上的某點(diǎn)沿左上方射入磁場，速度方向與OM成30角，帶電小球進(jìn)入磁場后恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知帶電小球在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡與ON恰好相切，且?guī)щ娦∏蚰軓腛M上另一點(diǎn)P射出磁場(P未畫出)．,(1)判斷帶電小球帶何種電荷？所加電場的電場強(qiáng)度E為多大？(2)求出射點(diǎn)P到兩平面交點(diǎn)O的距離s.(3)帶電小球離開磁場后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，能打在左側(cè)豎直的光屏OO′上的T點(diǎn)，求T點(diǎn)到O點(diǎn)的距離s′.,[答案]見解析,[方法技巧]帶電粒子在疊加場中運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)弄清疊加場的組成特點(diǎn)．(2)正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)．(3)畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，如本題中在疊加場和重力場中的運(yùn)動(dòng)分別是圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．①若只有兩個(gè)場，合力為零，則表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)．例如電場與磁場中滿足qE＝qvB時(shí)、重力場與磁場中滿足mg＝qvB時(shí)、重力場與電場中滿足mg＝qE時(shí)．,3.(多選)如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場．在該區(qū)域中，有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球．O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個(gè)點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)，b、O、d三點(diǎn)在同一水平線上．已知小球所受電場力與重力大小相等．現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放，下列判斷正確的是(),A．小球能越過d點(diǎn)并繼續(xù)沿環(huán)向上運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)，不受洛倫茲力C．小球從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，重力勢能減小，電勢能減小D．小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程中，經(jīng)過弧bc中點(diǎn)時(shí)速度最大,解析：電場力與重力大小相等，則二者的合力指向左下方45，由于合力是恒力，故類似于新的重力，所以ad弧的中點(diǎn)相當(dāng)于豎直平面圓環(huán)的“最高點(diǎn)”．關(guān)于圓心對稱的位置(即bc弧的中點(diǎn))就是“最低點(diǎn)”，速度最大；由于a、d兩點(diǎn)關(guān)于新的最高點(diǎn)對稱，若從a點(diǎn)靜止釋放，最高運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)，速度為零，故不受洛倫茲力，故B正確；由于d、b等高，故小球從d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，重力勢能不變，故C錯(cuò)誤；由于等效重力指向左下方45，弧bc中點(diǎn)是等效最低點(diǎn)，故小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程中，經(jīng)過弧bc中點(diǎn)時(shí)速度最大，故D正確．,答案：BD,4.如圖所示是相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的疊加場，電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為E和B，一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷量為q的油滴，以水平速度v0從a點(diǎn)射入，經(jīng)一段時(shí)間后運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)．試計(jì)算：(1)油滴剛進(jìn)入疊加場a點(diǎn)時(shí)的加速度大?。?2)若到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，偏離入射方向的距離為d，此時(shí)速度大小為多大？,5.(2018甘肅武威第五次段考)如圖，豎直平面內(nèi)，兩豎直虛線MN、PQ間(含邊界)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直于豎直平面向外的勻強(qiáng)磁場，MN、PQ間距為d，電磁場上下區(qū)域足夠大．一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電小球從左側(cè)進(jìn)入電磁場，初速度v與MN夾角θ＝60，隨后小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，恰能到達(dá)右側(cè)邊界PQ并從左側(cè)邊界MN穿出．不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.求：(1)電場強(qiáng)度大小E；(2)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；(3)小球在電磁場區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．,6．(多選)(2018河南洛陽一模)如圖為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強(qiáng)大小恒定，且被限制在AC板間，虛線中間不需加電場，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．對這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是(),A．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)B．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次C．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2等于P2P3D．加速電場方向不需要做周期性的變化,答案：BD,答案：B,8.為了測量化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在排污管末端安裝了流量計(jì)(流量Q為單位時(shí)間內(nèi)流過某截面流體的體積)．如圖所示，長方體絕緣管道的長、寬、高分別為a、b、c，左、右兩端開口，所在空間有垂直于前后面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，在上、下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N，污水充滿管道從左向右勻速流動(dòng)，測得M、N間電壓為U，污水流過管道時(shí)受到的阻力大小是f＝kLv2，其中k為比例系數(shù)，L為污水沿流速方向的長度，v為污水的流速，則有(),答案：D,9.(2018高考全國卷Ⅲ)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)垂直于磁場邊界射入勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場左邊界豎直．已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1，并在磁場邊界的N點(diǎn)射出；乙種離子在MN的中點(diǎn)射出；MN長為l.不計(jì)重力影響和離子間的相互作用．求：(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?2)甲、乙兩種離子的比荷之比．,