2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題八 磁場 第3講 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動課件.ppt

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第3講 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 一 復(fù)合場與組合場1 復(fù)合場 共存 或其中某兩種場共存區(qū)域 2 組合場 與 各位于一定的區(qū)域內(nèi) 并不重疊 或在同一區(qū)域內(nèi) 電場 磁場分時間段或分區(qū)域交替出現(xiàn) 電場 磁場 重力場 電場 磁場 3 重力考慮與否分三種情況 很小 忽略 1 對于微觀粒子 如電子 質(zhì)子 離子等一般不做特殊交代就可以不計(jì)其重力 因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場力或磁場力相比 可以 而對于一些實(shí)際物體 如帶電小球 液滴 金屬塊等不做特殊交代時就應(yīng)當(dāng)考慮其重力 2 在題目中有明確交代的是否要考慮重力的 這種情況比較正規(guī) 也比較簡單 3 對未知的帶電粒子其重力是否可忽略又沒有明確時 可采用假設(shè)法判斷 假設(shè)重力計(jì)或者不計(jì) 結(jié)合題給條件得出的結(jié)論若與題意相符則假設(shè)正確 否則假設(shè)錯誤 3 速度選擇器 如圖8 3 3所示 圖8 3 3 1 平行板中電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直 這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來 所以叫做速度選擇器 2 帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE qvB 即v 與粒子的電性 電荷量和質(zhì)量 無關(guān) 4 磁流體發(fā)電機(jī) 1 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù) 它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能 2 根據(jù)左手定則 如圖8 3 4所示的B板是發(fā)電機(jī) 極 3 磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為l 等離子體速度為v 磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 則兩極板間能達(dá)到的最大電勢差U Blv 圖8 3 4 正 5 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)的構(gòu)造和原理 如圖8 3 5所示 一圓形 也可是其他形狀 導(dǎo)管的直徑為d 用非磁性材料制成 其中有可以導(dǎo)電的液體在管內(nèi)流動 導(dǎo)電液體中的自由電荷 正 負(fù)離子 在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn) 使a b間出現(xiàn)電勢差 當(dāng)自由電荷所受到的電場力與洛倫茲力平衡時 a b間的電勢差就保持穩(wěn)定 圖8 3 5 基礎(chǔ)檢測 1 多選 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù) 它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能 如圖8 3 6所示是它的示意圖 平行金屬板A B之間有一個很強(qiáng)的磁場 將一束等離子體 即高溫下電離的氣體 含有大量正 負(fù)離子 噴入磁場 A B兩板間便產(chǎn)生電壓 如果把A B和用電器連接 A B就是直流電源的兩個電極 設(shè)A B兩板間距為d 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 等離子體以速度v沿垂直于磁場的方向射入A B兩板之間 則下列說法正確的是 圖8 3 6 A A是直流電源的正極B B是直流電源的正極C 電源的電動勢為B dvD 電源的電動勢為qvB 答案 BC 2 多選 勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器 工作原理示意圖如圖8 3 7所示 置于真空中的 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忽略 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直 高頻交流電頻率為f 加速電壓為U 若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子的質(zhì)量為m 電荷量為 q 在加速器中被加速 且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響 則下列說 法正確的是 圖8 3 7 答案 AC 考點(diǎn)1回旋加速器和質(zhì)譜儀 考題題組 1 多選 2017年河南實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考 如圖8 3 8所示是醫(yī)用回旋加速器的示意圖 其核心部分是兩個 D 形金屬盒 兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中 并分別與高頻電源相連 現(xiàn)分 圖8 3 8 答案 BC 2 2016年新課標(biāo) 卷 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8 3 9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 圖8 3 9 A 11B 12C 121 D 144 考點(diǎn)2 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動 重點(diǎn)歸納1 在勻強(qiáng)電場 勻強(qiáng)磁場中可能的運(yùn)動性質(zhì) 2 電偏轉(zhuǎn) 和 磁偏轉(zhuǎn) 的比較 續(xù)表 3 如圖8 3 10所示 在坐標(biāo)系xOy的第一象限內(nèi)斜線OC的上方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 第四象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 第三象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場 在x軸負(fù)半軸上有一接收屏GD GD 2OD d 現(xiàn)有一帶電粒子 不計(jì)重力 從y軸上的A點(diǎn) 以初速度v0水平向右垂直射入勻強(qiáng)磁場 恰好垂直O(jiān)C射出 并從x軸上的P點(diǎn) 未畫出 進(jìn)入第四象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場 粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又垂直y軸進(jìn)入勻強(qiáng)電場并被接收屏接收 已知OC與x 考題題組 圖8 3 10 考點(diǎn)3帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 重點(diǎn)歸納 1 三種場力的特點(diǎn) 2 常用結(jié)論 1 帶電粒子在三個場共同作用下做勻速圓周運(yùn)動 必然是電場力和重力平衡 而洛倫茲力充當(dāng)向心力 2 帶電粒子在三個場共同作用下做直線運(yùn)動 重力和電場力是恒力 它們的合力也是恒力 當(dāng)帶電粒子的速度平行于磁場時 不受洛倫茲力 因此可能做勻速運(yùn)動也可能做勻變速運(yùn)動 當(dāng)帶電粒子的速度垂直于磁場時 一定做勻速運(yùn)動 考題題組 4 多選 如圖8 3 11所示 空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場E和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B 在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab ac方向拋出兩帶電小球 不考慮兩帶電小球間的相互作用 兩小球所帶電荷量始終不變 關(guān)于小球的運(yùn)動 下列說法正確的是 圖8 3 11 A 沿ab ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運(yùn)動B 若沿ab運(yùn)動小球做直線運(yùn)動 則該小球帶正電 且一定是勻速運(yùn)動 C 若沿ac運(yùn)動小球做直線運(yùn)動 則該小球帶負(fù)電 可能做勻加速運(yùn)動 D 兩小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能均保持不變答案 AB 5 2016年吉林長春外國語學(xué)校質(zhì)檢 如圖8 3 12所示 直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi) 在第四象限存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直xOy平面向里 電場線平行于y軸 一質(zhì)量為m 電荷量大小為q的帶負(fù)電的小球 從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出 經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場和磁場 恰能做勻速圓周運(yùn)動 最后從y軸上的N點(diǎn)沿垂直于y軸的方向離開電場和磁場 ON之間的距離為L 小球過M點(diǎn)時速度方向與x軸正方向夾角為 不計(jì)空氣阻力 重力加速度為g 求 1 電場強(qiáng)度E的大小和方向 2 小球從A點(diǎn)拋出時初速度v0的大小 3 A點(diǎn)到x軸的高度h 圖8 3 12