2022年高三物理复习教案第九讲带电粒子在电磁场中的运动.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案高三物理复习教案第九讲带电粒子在电磁场中的运动祁东一中撰稿 : 邹军卫审查 : 邱忠明一. 考点梳理 : 1 熟识电场力、磁场力大小的运算和方向的判别；2 熟识带电粒子在匀强电场和匀强磁场里的基本运动,如加速、偏转、匀速圆周运动等；3 通过具体地分析带电体运动的全部物理过程,找出与此过程相应的受力情形及物理规 律,遇到临界情形或极值情形,就要全力找出显现此情形的条件；4 在“ 力学问题” 中,主要应用牛顿运动定律结合运动学公式、动能定理、动量定理和 动量守恒定律等规律来处理；5 对于带电体的复杂运动可通过运动合成的观点将其分解

2、为正交的两个较为简洁的运动 来处理 二 热身训练 1 在 M、N两条长直导线所在的平面内,一带电粒子的运动轨迹示意图,如下图所示；已知两条导线 M、 N只有一个条导线中通有恒定电流,另一条导线中无电流,关于电流、电 流方向和粒子带电情形及运动的方向,可能是：AM中通有自上而下的恒定电流,带负电的粒子从 a 点向 b 点运动BM中通有自上而下的恒定电流,带正电的粒子从 CN中通有自上而下的恒定电流,带正电的粒子从DN中通有自上而下的恒定电流,带负电的粒子从b 点向 a 点运动 b 点向 a 点运动 a 点向 b 点运动2、竖直放置的两块金属板 A、B 彼此平行, A、B 板分别跟电源的正、负极连

3、接,将电源的正极接地,如下列图；在 A、B 中心固定一个带正电的电荷 q；分别用 U 和 表示 q所在位置的电势和 q 的电势能,就下述中正确选项：A保持 B 板不动,使 A板向右平移一小段距离后,U变大,变大B保持 B 板不动,使 A板向右平移一小段距离后,U不变, 不变C保持 A 板不动,使 B板向右平移一小段距离后,U变小,变小D保持 A 板不动,使 B板向右平移一小段距离后,U变大,变大 3. 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面对里的匀强磁场如下列图,已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开头自 A点沿曲线 ACB运动, 到达 B 点时速度为零, C点是运动的最低点,忽视重力

4、,以下说法正确选项：A这离子必带正电荷名师归纳总结 BA 点和 B 点位于同一高度A 点A C B 第 1 页,共 7 页C离子在 C点时速度最大D离子到达B 点时,将沿原曲线返回- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案三讲练平台例 1如图在某个空间内有一个水平方向的匀强电场,电场强度,又有一个与电场垂直的水平方向匀强磁场,磁感强度 B10T；现有一个质量 m2 10-6kg、带电量 q2 10-6C的微粒,在这个电场和磁场叠加的空间作匀速直线运动；假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁场,那么,当它再次经过同一条电场线时,微粒在电场线方

5、向上移过了多大距离；（取 10mS 2）B E 例 2如图,在某空间同时存在着相互正交的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下；一带电体a 带负电,电量为q1,恰能静止于此空间的c 点,另一带电体b 也带负电,电量为 q2,正在过 c 点的竖直平面内作半径为r 的匀速圆周运动, 结果 a、b 在 c 处碰撞并粘合在一起,试分析 a、b 粘合一起后的运动性质；例 3如图,质量为 1g 的小环带 4 10-4 的正电,套在长直的绝缘杆上,两者间的动摩擦因数 0.2 ；将杆放入都是水平的相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,杆所在平面与磁场垂直,杆与电场的夹角为 37 ；如 E 10NC,B0.5T ,小

6、环从静止起动；求：1 当小环加速度最大时,环的速度和加速度；2 当小环的速度最大时,环的速度和加速度；例 4某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场,电场方向向右（如下图（a）中由 B 到 C 的方向）,电场变化如图（）中E- t 图象,磁感应强度变化如图（c）中 B-t图象 . 在 A 点,从 t =1 s （即 1 s ）开头,每隔2 s ,有一个相同的带电粒子（重力不计）名师归纳总结 沿 AB方向（垂直于BC）以速度 v 射出,恰能击中C 点,如AC2BC且粒子在AC间运第 2 页,共 7 页动的时间小于1 s ,求- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - -

7、 - 名师精编 优秀教案（1）图线上 0 和 B0的比值,磁感应强度 B 的方向 . （2）如第 1 个粒子击中C点的时刻已知为（1+ t ）,那么第2 个粒子击中C点的时刻是多少 . 四、当堂巩固. 如下列图是等离子体发电机的示意图,磁感应强度为 B,两极间距离为 d,要使输出电压为 U,就等离子的速度 v 为_,a 是电源的 _极. 第 8 题 第 9 题 第 10 题如下列图,带电液滴从h 高处自由落下,进入一个匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域,磁场方向垂直纸面对里,电场强度为 E,磁感应强度为 B. 已知液滴在此区域中做匀速圆周运动,就圆周运动的轨道半径 R_. . 如下列图,在水平正

8、交的匀强电场和匀强磁场中,半径为 R 的光滑绝缘竖直圆环上,套有一个带正电的小球,已知小球所受电场力与重力相等,小球在环顶端 A 点由静止释放,当小球运动的圆弧为周长的几分之几时,所受磁场力最大 . 质量为 m,电量为 +q的小球以初速度 v0 以与水平方向成 角射出,如下列图,如果在某方向加上肯定大小的匀强电场后,能保证小球仍沿v0 方向做直线运动,试求所加匀强电场的最小值,加了这个电场后,经多长时间速度变为零 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案. （2000 年全国 两个共轴的圆筒形金属电极

9、,外电极接地,其上匀称分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c 和 d,外筒的外半径为r0. 在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的匀称磁场,磁感应强度的大小为B. 在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场 . 一质量为 m、带电量为 +q 的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝 a 的 S 点动身,初速为零 . 当该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到动身点 S,就两电极之间的电压 U应是多少 .（不计重力,整个装置在真空中 . ）a S d b O c 如右图所示, 在宽为 L=8cm的区域内存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,一电子从 M点垂直于电场、 磁场方向射入时恰能做匀速直线运

10、动且从N点射出,N、A 相距 3.2cm如电子以同样初速度从M点射入时只撤去区域内电场,就电子将从C点射出,求：m的A N A N C （1）电子从 C点射出前的轨道半径；Eka 、Ekn 和 Ekc 的大小；L L （2）比较电子从A、N、C点射出时的动能（3）（3）AC间的距离；M M B 一个质量为m=0.001kg 、带电量为q=1 10-3C的带电小球和一个质量也为不带电小球相距 L=0.2m, 放在光滑绝缘水平面上,当加上如右图所示的匀强电场和匀强磁场后（ E=1 10 3N/C,B=0.5T ）, 带电小球开头运动,与不带电小球相碰,并粘在一起,合为一体；问：（ 1）两球刚碰后速

11、度多大；（2）两球碰后到两球离开水平面,仍要前进多远；（g=10m/s2） 参考答案 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案http:/www.DearEDU.com一热身训练：1 .ABCD 2 .C 3.ABC 二讲练平台：例 1解析 : 题中带电微粒在叠加场中作匀速直线运动,意味着微粒受到的重力、电场力和磁场力平稳；进一步的分析可知：洛仑兹力 f 与重力、电场力的合力 F 等值反向,微粒运动速度 V与 f 垂直,如图 1；当撤去磁场后,带电微粒作匀变速曲线运动,可将此曲线运动分解为水平方向和竖直方

12、向两个匀变速直线运动来处理,如图 2 由图 1 可知：V f B 又：Eq E mg 解得：F 图 1 由图 2 可知,微粒回到同一条电场线的时间：就微粒在电场线方向移过距离：V y V Eq mg V x 图 2 例 解析 : 设 a、b 的质量分别为 m1和 m2,b 的速度为 V；a 静止,就有 q1Em1g b 在竖直平面内作匀速圆周运动,就隐含着 Eq2m2g,对 a 和 b 碰撞并粘合过程有 m2V0（ m1m2）Vb 合在一起后,总电量为 q1q2,总质量为 m1m2,仍满意 q 1q2Em1m2g ；因此它们以速率V 在竖直平面内作匀速圆周运动,故有名师归纳总结 - - - -

13、 - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案例 解析 : 1 小环从静止起动后,环受力如图,随着速度的增大,垂直杆方向的洛仑兹力便增大,于是环上侧与杆间的正压力减小,摩擦力减小,加速度增大；当环的速度为时,正压力为零,摩擦力消逝,此时环有最大加速度mam am；在平行于杆的方向上有： mgsin37 qE cos37 2 解得： am2.8m S在垂直于杆的方向上有：Eq f Bqv N BqVmgcos37 qEsin37 V mg 解得： V52m/S 名师归纳总结 （2）在平行杆方向有：mgsin37 Eqcos37 f f mg

14、 Bqv 第 6 页,共 7 页在垂直杆方向有： BqVmmgcos37 qEsin37 N 又 f N解之： Vm 122m/S 此时： a0 例（1）由于AC2BC2d所以 R=2d. Eq V N 第 2 秒内,仅有磁场2 qvB0m vRmv2. 2 d第 3 秒内,仅有电场d=1 2qE 0 （m3 d）2. v所以E04v. B 03粒子带正电,故磁场方向垂直纸面对外. （2） t T12m3m32 d,66qBqBv t 3d33 t . v2故第 2 个粒子击中C点的时刻为（ 2+32d） . v- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精

15、编 优秀教案三达标测试：U ,正；E 2 gh / BgdB. 解析 小球在下滑过程中,从图中 AC电场力先做正功,后做负功,而重力始终做正功,在 C 点时重力与电场力合力为径向,没有切向分力,故此时动能最大,此后切向分力与线速度反向,动能将减小,故C点受磁场力最大,由受力分析知：mg=Eq mg=tan Eq 由得 45由图知 90 135故小球运动的弧长与周长之比为：135 3所以运动的弧长为周长的 3 . 360 360 8 8解析 : 由题知小球在重力和电场力作用下沿 v0 方向做直线运动,可知垂直 v0方向上合外力为零,或者用力的分解或力的合成方法,重力与电场力的合力沿 v0 所在直

16、线 . 建如下列图坐标系,设场强 E 与 v0成 角,就受力如图：由牛顿其次定律可得 y qe Eqsin - mgcos =0 x Eqcos - mgsin =ma 由式得： E=mgcos qsin 由式得： 90 时, E最小为 Eminmgcos q 其方向与 v0 垂直斜向上将 90 代入式可得 a gsin mg 即在场强最小时,小球沿 v0 做加速度为 a gsin 的匀减速直线运动,设运动时间为 t 时速度为 0,就： 0v0gsin t可得： t =v02gsinU2 B qr2 m、（1）R=10cm（2）EkaEkn=Ekc37.2cm . （1）10m/s 21.5m 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页