[政史地]《三维设计》新课标高考物理一轮总复习课件第八章 磁场第3单元带电粒子在复合场中的运动63ppt.ppt
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1、政史地三维设计2014新课标高考物理一轮总复习课件 第八章 磁场第3单元 带电粒子在复合场中的运动63ppt Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 提示提示当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中所受合外力中所受合外力为为零零时时,将将处处于静止状于静止状态态或做匀速直或做匀速直线线运运动动。当当带电带电粒子所受的重力与粒子所受的重力与电场电场力大小相等,方向相力大小相等,方向相反反时时,带电带电粒子在洛粒子在洛伦兹伦兹力的作用下,在垂直于匀力的作用下,在
2、垂直于匀强强磁磁场场的平面内将做匀速的平面内将做匀速圆圆周运周运动动。2复合复合场场中中带电带电粒子在重力、粒子在重力、电场电场力力(为为恒力恒力时时)、洛洛伦兹伦兹力三个力作用下能做匀力三个力作用下能做匀变变速直速直线线运运动吗动吗?提示提示不能,因不能,因为为重力和重力和电场电场力力为为恒力,而洛恒力,而洛伦伦兹兹力随速度的增加而增加,故三力的合力一定力随速度的增加而增加,故三力的合力一定发发生生变变化。化。带电带电粒子不能做匀粒子不能做匀变变速直速直线线运运动动。记记一一记记 1复合复合场场 复合复合场场是指是指电场电场、和重力和重力场场并存,或其中某并存,或其中某两两场场并存,或分区域
3、存在。从并存,或分区域存在。从场场的复合形式上一般可分的复合形式上一般可分为为如下四种情况:如下四种情况:相相邻场邻场;重叠重叠场场;交替交替场场;交交变场变场。2带电带电粒子在复合粒子在复合场场中的运中的运动动分分类类 (1)静止或匀速直静止或匀速直线线运运动动 当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中所受合外力中所受合外力为为零零时时,将,将处处于于静止状静止状态态或做或做 。磁磁场场匀速直匀速直线线运运动动 (2)匀速匀速圆圆周运周运动动 当当带电带电粒子所受的重力与粒子所受的重力与电场电场力大小力大小 ,方向,方向 时时,带电带电粒子在洛粒子在洛伦兹伦兹力的作用下,在垂直于匀力的作用下,
4、在垂直于匀强强磁磁场场的平面内做的平面内做 运运动动。(3)较较复复杂杂的曲的曲线线运运动动 当当带电带电粒子所受合外力的大小和方向均粒子所受合外力的大小和方向均变变化,且与初速化,且与初速度方向不在同一条直度方向不在同一条直线线上,粒子做上,粒子做 变变速曲速曲线线运运动动,这这时时粒子运粒子运动轨动轨迹既不是迹既不是圆圆弧,也不是抛物弧,也不是抛物线线。(4)分分阶阶段运段运动动 带电带电粒子可能依次通粒子可能依次通过过几个情况不同的复合几个情况不同的复合场场区域,其区域,其运运动动情况随区域情况随区域发发生生变变化,其运化,其运动过动过程由几种不同的运程由几种不同的运动阶动阶段段组组成。
5、成。相等相等相反相反匀速匀速圆圆周周非匀非匀试试一一试试1.地球大气地球大气层层外部有一外部有一层层复复杂杂的的电电离离层层,既分布有地磁既分布有地磁场场,也分布有,也分布有电场电场。假假设设某某时时刻在刻在该该空空间间中有一小区域中有一小区域存在如存在如图图831所示的所示的电场电场和磁和磁场场;电场电场的方向在的方向在纸纸面内斜向左下方,磁面内斜向左下方,磁场场的方向垂直的方向垂直纸纸面向里。此面向里。此时时一一带电带电宇宙粒子恰以速度宇宙粒子恰以速度v垂直于垂直于电场电场和磁和磁场场射入射入该该区域,不区域,不计计重力作用,重力作用,则则在在该该区域中,区域中,有关有关该带电该带电粒子的
6、运粒子的运动动情况可能的是情况可能的是 ()图图831A仍做直仍做直线线运运动动 B立即向左下方偏立即向左下方偏转转C立即向右上方偏立即向右上方偏转转 D可能做匀速可能做匀速圆圆周运周运动动解析:比解析:比较较Eq与与Bqv,因二者开始,因二者开始时时方向相反,当二者方向相反,当二者相等相等时时,A正确;当正确;当EqBqv时时,向,向电场电场力方向偏,当力方向偏,当EqBqv时时,向洛,向洛伦兹伦兹力方向偏,力方向偏,B、C正确;有正确;有电场电场力存力存在,粒子不可能做匀速在,粒子不可能做匀速圆圆周运周运动动,D错错。答案:答案:ABC带电带电粒子在复合粒子在复合场场中运中运动动的的应应用
7、用实实例例想一想想一想 速度速度选择选择器、磁流体器、磁流体发电发电机、机、电电磁流量磁流量计计在正常在正常工作达到工作达到稳稳定后,定后,带电带电粒子的受力有什么共同特征?粒子的受力有什么共同特征?提示提示电场电场力与洛力与洛伦兹伦兹力受力平衡。力受力平衡。超超链链接接记记一一记记匀速直匀速直线线qv0Bv0BdqvB试试一一试试2.为监测为监测某化工厂的某化工厂的污污水排放量,技水排放量,技术术人人员员在在该该厂的排厂的排污污管末端安装了如管末端安装了如图图832所示的流量所示的流量计计。该该装置由装置由绝缘绝缘材材料制成,料制成,长长、宽宽、高分、高分别为别为a、b、c,左右两端开口。在
8、垂直于上下底面方向加磁感左右两端开口。在垂直于上下底面方向加磁感应应强强度度大小大小为为B的匀的匀强强磁磁场场,在前后两个内,在前后两个内侧侧面分面分别别固定有固定有金属板作金属板作为电为电极。极。污污水充水充满满管口从左向右流管口从左向右流经该经该装置装置时时,电压电压表将表将显显示两个示两个电电极极间间的的电压电压U。若用。若用Q表示表示污污水流量水流量(单单位位时间时间内排出的内排出的污污水体水体积积),下列,下列说说法中正法中正确的是确的是 ()图图832A若若污污水中正离子水中正离子较较多,多,则则前表面比后表面前表面比后表面电势电势高高B若若污污水中水中负负离子离子较较多,多,则则
9、前表面比后表面前表面比后表面电势电势高高C污污水中离子水中离子浓浓度越高,度越高,电压电压表的示数将越大表的示数将越大D污污水流量水流量Q与与U成正比,与成正比,与a、b无关无关答案:答案:D带电带电粒子在相粒子在相邻邻复合复合场场中的运中的运动动“电电偏偏转转”和和“磁偏磁偏转转”的比的比较较FEqE,FE大小、方向大小、方向不不变变,为为恒力恒力FBqv0B大小不大小不变变,方向,方向总总指向指向圆圆心,方向心,方向变变化,化,FB为变为变力力受力受力情景情景图图垂直垂直进进入入电场电场(电电偏偏转转)垂直垂直进进入磁入磁场场(磁偏磁偏转转)垂直垂直进进入磁入磁场场(磁偏磁偏转转)垂直垂直
10、进进入入电场电场(电电偏偏转转)运运动动规规律律运运动动时间时间动动能能不不变变变变化化 例例1(2012湖北省部分重点中学联考湖北省部分重点中学联考)如如图图833所示,所示,真空室内真空室内竖竖直条形区域直条形区域存在垂直存在垂直纸纸面向外的匀面向外的匀强强磁磁场场,条形,条形区域区域(含含、区域分界面区域分界面)存在水平向右的匀存在水平向右的匀强强电场电场,电场电场强强度度为为E,磁,磁场场和和电场宽电场宽度均度均为为L且足且足够长够长,M、N为为涂有涂有荧荧光光物物质质的的竖竖直板。直板。现现有一束有一束质质子从子从A处连续处连续不断地射入磁不断地射入磁场场,入,入射方向与射方向与M板
11、成板成60夹夹角且与角且与纸纸面平行,面平行,质质子束由两部分子束由两部分组组成,成,一部分一部分为为速度大小速度大小为为v的低速的低速质质子,另一部分子,另一部分为为速度大小速度大小为为3v的高速的高速质质子,当子,当区中磁区中磁场较场较强强时时,M板出板出现现两个亮斑,两个亮斑,缓缓慢慢改改变变磁磁场场强强弱,直至亮斑相弱,直至亮斑相继继消失消失为为止,此止,此时观时观察到察到N板有两板有两个亮斑。已知个亮斑。已知质质子子质质量量为为m,电电量量为为e,不,不计质计质子重力和相互作子重力和相互作用力,求:用力,求:图图833(1)此此时时区的磁感区的磁感应应强强度;度;(2)到达到达N板下
12、方亮斑的板下方亮斑的质质子在磁子在磁场场中运中运动动的的时间时间;(3)N板两个亮斑之板两个亮斑之间间的距离。的距离。审题审题指指导导第一步:抓关第一步:抓关键键点点低速粒子低速粒子轨轨迹迹刚刚好与两好与两场场交界相切交界相切磁磁场场减弱,亮斑减弱,亮斑消失消失为为止止带电带电粒子做粒子做圆圆周运周运动动的半径的半径较较小未小未进进入右入右侧电场侧电场区域,最后都打到区域,最后都打到M板上板上磁磁场较场较强强时时,出,出现现两个亮斑两个亮斑带电带电粒子垂直射入磁粒子垂直射入磁场场入射方向与入射方向与纸纸面面平行平行获获取信息取信息关关键键点点 第二步:找突破口第二步:找突破口 (1)要求要求区
13、磁感区磁感应应强强度度应应利用低速粒子运利用低速粒子运动动来求。来求。(2)到达到达N板下方板下方质质子子应为应为低速粒子。低速粒子。(3)要求两个亮斑要求两个亮斑间间的距离的距离应应根据根据圆圆周运周运动动与与类类平抛平抛运运动规动规律求解。律求解。解决解决带电带电粒子在粒子在组组合合场场中运中运动问题动问题的思路方法的思路方法带电带电粒子在叠加复合粒子在叠加复合场场的运的运动动 1.是否考是否考虑虑粒子重力粒子重力 (1)对对于微于微观观粒子,如粒子,如电电子、子、质质子、离子等,因子、离子等,因为为其重其重力一般情况下与力一般情况下与电场电场力或磁力或磁场场力相比太小,可以忽略;而力相比
14、太小,可以忽略;而对对于一些于一些实际实际物体,如物体,如带电带电小球、液滴、小球、液滴、尘尘埃等一般埃等一般应应当当考考虑虑其重力。其重力。(2)在在题题目中有明确目中有明确说说明是否要考明是否要考虑虑重力的,按重力的,按题题目要目要求求处处理。理。(3)不能直接判断是否要考不能直接判断是否要考虑虑重力的,在重力的,在进进行受力分析行受力分析与运与运动动分析分析时时,要,要结结合运合运动动状状态态确定是否要考确定是否要考虑虑重力。重力。2分析方法分析方法 (1)弄清复合弄清复合场场的的组组成。如磁成。如磁场场、电场电场的复合,磁的复合,磁场场、重力重力场场的复合,磁的复合,磁场场、电场电场、
15、重力、重力场场三者的复合等。三者的复合等。(2)正确受力分析,除重力、正确受力分析,除重力、弹弹力、摩擦力外要特力、摩擦力外要特别别注注意静意静电电力和磁力和磁场场力的分析。力的分析。(3)确定确定带电带电粒子的运粒子的运动动状状态态,注意运,注意运动动情况和受力情况和受力情况的情况的结结合。合。(4)对对于粒子于粒子连续连续通通过过几个不同区域、不同种几个不同区域、不同种类类的的场时场时,要分要分阶阶段段进进行行处处理。理。(5)画出粒子运画出粒子运动轨动轨迹,灵活迹,灵活选择选择不同的运不同的运动规动规律。律。当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中做匀速直中做匀速直线线运运动时动时,根据,
16、根据受力平衡列方程求解。受力平衡列方程求解。当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中做匀速中做匀速圆圆周运周运动时动时,应应用用牛牛顿顿定律定律结结合合圆圆周运周运动规动规律求解。律求解。当当带电带电粒子做复粒子做复杂杂曲曲线线运运动时动时,一般用,一般用动动能定理能定理或能量守恒定律求解。或能量守恒定律求解。(6)对对于于临临界界问题问题,注意挖掘,注意挖掘隐隐含条件。含条件。图图834 (1)小球小球带带何种何种电电荷?荷?(2)小球在半小球在半圆轨圆轨道部分克服摩擦力所做的功;道部分克服摩擦力所做的功;(3)小球从小球从F点点飞飞出出时时磁磁场场同同时时消失,小球离开消失,小球离开F点点后
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