高三物理一轮复习：带电粒子在复合场中的运动（课件）.pptx

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1、2022届新高考一轮复习核心课件,第十章 磁场 带电粒子在复合场中的运动,【考点归纳】,以带电粒子在电场、重力场及磁场的复合场中运动为考点，渗透三种场力的特点、牛顿运动定律及功能关系等众多主干知识点，对信息整合能力、模型建立能力及用数学知识处理物理问题的能力进行综合考查。,【核心素养】,1、熟练掌握速度选择器、磁流体发电机工作原理。 2、熟练应用电场力和洛伦兹力进行动力学分析和处理。,【基础知识归纳】,1、复合场与组合场： （1）复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存。 （2）组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域出现。,2、带电粒子

2、在复合场中的常见运动 （1）静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动。 （2）匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。,【核心规律】,一、带电粒子在复合场中运动的解题思路： 1、复合场的组成：弄清电场、磁场、重力场组合情况； 2、受力分析：先重力、再弹力、后摩擦力，然后分析其他力（电场力、洛伦兹力）； 3、运动分析：注意运动情况和受力情况的结合；,4、分段分析：粒子通过不同种类的场时，分段讨论； 5、画出轨迹选择规律： （1）匀速直线运动平衡条件 （2）匀

3、速圆周运动牛顿运动定律和圆周运动规律 （3）复杂曲线运动动能定理或能量守恒定律,二、带电粒子在叠加场中运动的处理思路： 1、带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类。 （1）磁场力、重力并存。 a.若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。 b.若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题。,（2）电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)。 a.若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。 b.若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题。,（3）电场力、磁场力、重力并存。 a.若

4、三力平衡，一定做匀速直线运动。 b.若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动。 c.若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题。,2、带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动。 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，除受场力外，还受弹力、摩擦力作用，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果。,三、电磁场在现代科技中的应用模型,2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠病毒传播能力非常强，在医院中需要用到呼吸机和血流计检测

5、患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是( ) A.离子所受洛伦兹力方向由M指向N B.血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势 C.血液中负离子多时，M点的电势高于N点的电势 D.血液流量= 4,练习1,答案：D 解析：本题考查带电粒子在电磁复合场中的运动。根据左手定则，正离子受到竖直向下的洛伦兹力，负离子受到竖直向上的洛伦兹力，则正电荷聚集在N一侧，负电荷聚集在M一侧，则M点

6、的电势低于N点的电势，A、B、C错误；正负离子达到稳定状态时，有= ，可得流速= ，流量= 2 4 = 4 ，D正确。,随着电子技术的发展，霍尔传感器被广泛应用在汽车的各个系统中。其中霍尔转速传感器在测量发动机转速时，某简化情境如图甲所示，被测转子的轮齿（表面具有磁性）每次经过霍尔元件时，都会使霍尔电压发生变化。霍尔元件的原理如图乙所示，传感器的内置电路会将霍尔电压调整放大，输出一个脉冲信号。下列说法正确的是( ) A.霍尔电压是由元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的 B.其他条件不变的情况下，霍尔元件的厚度c越大，产生的霍尔电压越高 C.若霍尔元件的前端电势比后端低，则元件中

7、的载流子为负电荷 D.若转速表显示1800 r/min，转子上齿数为150个，则霍尔传感器每分钟输出12个脉冲信号,练习2,答案：C 解析：本题通过霍尔转速传感器考查霍尔效应。霍尔电压是由元件中定向移动的载流子受到洛伦兹力作用发生偏转而产生的，A错误；当载流子所受电场力和洛伦兹力平衡时，有 =,=，解得= ，因此c越大，U越小，B错误；若霍尔元件的前端电势比后端低，则负电荷向前端偏转，前端带负电，后端带正电，则霍尔元件中载流子为负电荷，C正确；若转速表显示1800 r/min，霍尔元件每分钟输出的脉冲信号为1501800个=270000个，D错误。,如图所示, a、b是一对水平放置的平行金属板

8、,板间存在着竖直向下的匀强电场.一个不计重力的带电粒子从两板左侧中间位置以初速度 0 沿平行于金属板的方向进入场区,带电粒子进入场区后将向上偏转,并恰好从a板的右边缘处飞出;若撤去电场,在两金属板间加垂直于纸面向里的匀强磁场,则相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区后将向下偏转,并恰好从b板的右边缘处飞出.现上述的电场和磁场同时存在于两金属板之间,仍让相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区,则下列判断中正确的是( ) A.带电粒子将做匀速直线运动 B.带电粒子将偏向a板一方做曲线运动 C.带电粒子将偏向b板一方做曲线运动 D.无法确定带电粒子做哪种运动,练习3,答案：B 解析：只有电场时,粒子做类平抛运动,设板间的距离为d,板长为L,有=, 2 = 1 2 2 ,= 0 ,由联立解得= 0 2 2 ,只有磁场时,粒子做匀速圆周运动,设运动半径为R,有 0 = 0 2 ,由几何关系知 2 2 = 2 2 ,由联立解得 0 = 0 2 2 + 2 4 ,对比知 0 ,电场力大于洛伦兹力,故带电粒子将偏向a板一方做曲线运动,故选B,