高三物理带电粒子在复合场中的运动优秀PPT.ppt
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1、高三物理带电粒子在复合场中的运动第一页,本课件共有56页备课导航备课导航 带电粒子在复合场中运动是中学物理的重点带电粒子在复合场中运动是中学物理的重点内容,它对同学们的空间想象能力、分析综合内容,它对同学们的空间想象能力、分析综合能力和应用数学知识处理物理问题的能力有较能力和应用数学知识处理物理问题的能力有较高要求,是考查同学们综合能力的极好载体,高要求,是考查同学们综合能力的极好载体,与现代科技密切相关,在近代物理实验中有重与现代科技密切相关,在近代物理实验中有重大意义,因此历来是高考的热点。大意义,因此历来是高考的热点。当定性讨论这类问题时,试题常以选择题形式当定性讨论这类问题时,试题常以
2、选择题形式出现;若涉及定量计算,还常常成为试卷压轴题。出现;若涉及定量计算,还常常成为试卷压轴题。第二页,本课件共有56页励志名言励志名言华山再高华山再高顶有过路顶有过路No matter how high the mountain is,one can always ascend to its top第三页,本课件共有56页第四页,本课件共有56页千里相逢,一日一里(打一物理概念)千里相逢,一日一里(打一物理概念)重量重量俺大人不在之处(打一物理概念)俺大人不在之处(打一物理概念)电场电场景德镇作坊(打一物理概念)景德镇作坊(打一物理概念)磁场磁场三个谜语三个谜语第五页,本课件共有56页三种
3、场力特点三种场力特点名称产生大小方向重心效果做功重力做功与重力做功与路径无关,路径无关,只决定于始只决定于始末位置高度末位置高度差差h,WG=mgh,重力重力由于地球吸由于地球吸引而使物体引而使物体受到的力,受到的力,施力物体是施力物体是地球,重力地球,重力是万有引力是万有引力的一个分力。的一个分力。G=mg总是总是竖直竖直向下向下重力的作重力的作用点用点,其位其位置既与物置既与物体的形状体的形状有关,也有关,也与物体质与物体质量分布有量分布有关,不一关,不一定在物体定在物体上上动力,动力,阻力,阻力,向心力,向心力,回复力回复力等等第六页,本课件共有56页名称产生大小方向效果做功电场力电场力
4、电场对场电场对场中带电粒中带电粒子的一种子的一种基本属性基本属性F=Eq与电场与电场强度强度E及及带电粒带电粒子所带子所带电荷性电荷性质有关质有关动力、阻力、动力、阻力、向心力、回向心力、回复力等复力等W=Uq,电场力做电场力做功跟路径功跟路径无关,其无关,其数值除与数值除与带电粒子带电粒子的电荷量的电荷量有关外,有关外,还与始末还与始末位置的电位置的电势差有关势差有关第七页,本课件共有56页 名称 大小 方向效果 特点洛伦兹力洛伦兹力向心力向心力不做功不做功第八页,本课件共有56页 Electricity(电)(电)and magnetism(磁)(磁),live in the earth,
5、we are family.Do you know the meaning of family?第九页,本课件共有56页第十页,本课件共有56页 Force and movement is lasting yabber (力与运动是永恒的话题)(力与运动是永恒的话题)大家是否发现翻译中出现的问题?大家是否发现翻译中出现的问题?我对我对family的理解:的理解:第十一页,本课件共有56页三种运动类型三种运动类型(一)、同一空间区域先后加场的问题(一)、同一空间区域先后加场的问题 先后加场主要指在同一空间区域先后加上电场和磁场先后加场主要指在同一空间区域先后加上电场和磁场的情况。一般某一空间区域
6、出现电场时,不计重力和空的情况。一般某一空间区域出现电场时,不计重力和空气阻力的粒子做类平抛运动,可运用运动的合成与分解气阻力的粒子做类平抛运动,可运用运动的合成与分解求解;在该空间区域出现磁场时,粒子做匀速圆周运动,求解;在该空间区域出现磁场时,粒子做匀速圆周运动,利用牛顿第二定律列出洛伦兹力提供向心力方程求解。利用牛顿第二定律列出洛伦兹力提供向心力方程求解。第十二页,本课件共有56页(20072007山东理综)飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。如图所示,在真空山东理综)飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀状态下,脉冲阀P P喷出微量气体,经激光照射产生不
7、同价位的正离子,自喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的正离子,自a a板小板小孔进入孔进入a a、b b间的加速电场,从间的加速电场,从b b板小孔射出,沿中线方向进入板小孔射出,沿中线方向进入M M、N N板间的偏板间的偏转控制区,到达探测器。已知元电荷电量为转控制区,到达探测器。已知元电荷电量为e e,a a、b b板间距为板间距为d d,极板,极板M M、N N的长度和间距均为的长度和间距均为L L。不计离子重力及进入。不计离子重力及进入a a板时的初速度。板时的初速度。当当a a、b b间的间的电压为电压为U U1 1时,在时,在M M、N N间加上适当的电压间加上适当的电压U U2
8、 2,使离子到达探测器。请导出离子,使离子到达探测器。请导出离子的全部飞行时间与比荷的全部飞行时间与比荷K K(K=ne/mK=ne/m)的关系式。)的关系式。去掉偏转电压去掉偏转电压U U2 2,在,在M M、N N间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B B,若进入,若进入a a、b b间所有离子间所有离子质量均为质量均为m m,要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,a a、b b间的加速电压间的加速电压U U1 1至少为多少?至少为多少?第十三页,本课件共有56页第十四页,本课件共有56页如图甲所示,
9、在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方如图甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图中由向水平向右(图中由B到到C),场强大小随时间变化如图乙所示;磁),场强大小随时间变化如图乙所示;磁感强度方向垂直于纸面、大小随时间如图丙所示。从感强度方向垂直于纸面、大小随时间如图丙所示。从t=1s末开始,从末开始,从A点沿点沿AB方向(垂直于方向(垂直于BC)以初速度)以初速度v0射出第一个粒子,并在此后,射出第一个粒子,并在此后,每隔每隔2s有一个同种的粒子以沿有一个同种的粒子以沿AB方向的初速度射击,恰好能击中方向的初速度射击,恰好能击中C点,若点,若ABBC
10、l,且粒子在且粒子在AC间的运动时间小于间的运动时间小于1s。不计重力和空气阻力,对。不计重力和空气阻力,对于各粒子由于各粒子由A运动到运动到C的过程中,以下说法正确的是:(的过程中,以下说法正确的是:()A电场强度电场强度E0和磁感应强度和磁感应强度B0的大小之比为的大小之比为3 v0:1B第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1:2 C第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为2:D第一个粒子和第二个粒子通过第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为的动能之比为 1:4B第十五页,本课件共有56页(二)、带电
11、粒子在组合场中运动的问题(二)、带电粒子在组合场中运动的问题 组合场是指电场与磁场同时存在,但各位于一定的区域组合场是指电场与磁场同时存在,但各位于一定的区域内且并不重叠的情况,带点粒子在一个场中只受一个场内且并不重叠的情况,带点粒子在一个场中只受一个场力的作用,解决这类问题要注意:力的作用,解决这类问题要注意:1.正确地画出粒子的运动轨迹图正确地画出粒子的运动轨迹图2.确定好粒子在组合场交界位置的速度的大小和方向确定好粒子在组合场交界位置的速度的大小和方向第十六页,本课件共有56页(2009天津卷)如图所示,直角坐标系天津卷)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的位于竖直平面内,
12、在水平的x轴下轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直方向垂直xOy平面向里,平面向里,电场线平行于电场线平行于y轴。一质量为轴。一质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电的小球,从的带正电的小球,从y轴上的轴上的A点点水平向右抛出,经水平向右抛出,经x轴上的轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从从x轴上的轴上的N点第一次离开电场和磁场,点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为之间的距离为L,小球过小球过M点时的速点时的速度方向与度方向与x轴的方向夹角为轴的方向夹角为 .不计空气阻力,重力加速
13、度为不计空气阻力,重力加速度为g,求求(1)电场强度)电场强度E的大小和方向;的大小和方向;(2)小球从)小球从A点抛出时初速度点抛出时初速度v0的大小的大小;(3)A点到点到x轴的高度轴的高度h.第十七页,本课件共有56页第十八页,本课件共有56页第十九页,本课件共有56页第二十页,本课件共有56页(2009年山东卷)如图甲所示,建立年山东卷)如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板坐标系,两平行极板P、Q垂直垂直于于y轴且关于轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向,第一四象限有磁场,方向垂直于垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿
14、平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为轴间右连接发射质量为m、电量为电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在、速度相同、重力不计的带电粒子在03t时间内两板间加上如图时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。已知已知t=0时刻进入两板间的带电粒子时刻进入两板间的带电粒子,恰好在恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)(1)求电压)求电压U0的大小。的大小。(2)求)求t0/2时进入两
15、板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。间。图甲图乙第二十一页,本课件共有56页第二十二页,本课件共有56页第二十三页,本课件共有56页第二十四页,本课件共有56页(2009年重庆理综卷)如题年重庆理综卷)如题25图,离子图,离子源源A产生的初速为零、带电量均为产生的初速为零、带电量均为e、质、质量不同的正离子被电压为量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速的加速电场加速后匀速通过准直管,垂直射入匀强偏转电场,后匀速通过
16、准直管,垂直射入匀强偏转电场,偏转后通过极板偏转后通过极板HM上的小孔上的小孔S离开电场,离开电场,经过一段匀速直线运动,垂直于边界经过一段匀速直线运动,垂直于边界MN进入磁感应强度为进入磁感应强度为B的匀强磁场。已知的匀强磁场。已知HOd,HS2d,90。(忽略粒。(忽略粒子所受重力)子所受重力)(1)求偏转电场场强)求偏转电场场强E0的大小以及的大小以及HM与与MN的夹角的夹角;(2)求质量为)求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径;的离子在磁场中做圆周运动的半径;(3)若质量为)若质量为4m的离子垂直打在的离子垂直打在NQ的中点的中点S1处,质量为处,质量为16m的离的离子打在子打在S
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