新课标高考物理-ppt课件:8.3带电粒子在复合场中的运动.ppt
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1、第八章磁场第三课时带电粒子在复合场中的运动第三课时带电粒子在复合场中的运动考纲考情:考纲考情:5年年26考考带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动()在复合场中的运动在复合场中的运动()基础梳理基础梳理知识点一带电粒子在复合场中的运动知识点一带电粒子在复合场中的运动1复合场复合场复复合合场场是是指指电电场场、_和和重重力力场场并并存存,或或其其中中某某两两场场并并存存,或或分分区区域域存存在在从从场场的的复复合合形形式式上上一一般般可可分分为为如如下下四四种种情情况:况:相邻场;相邻场;重叠场;重叠场;交替场;交替场;交变场交变场磁场磁场2带电粒子在复合场中的运动分类带电粒子在复
2、合场中的运动分类(1)静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动当当带带电电粒粒子子在在复复合合场场中中所所受受合合外外力力为为零零时时,将将处处于于静静止止状状态或做态或做_(2)匀速圆周运动匀速圆周运动当当带带电电粒粒子子所所受受的的重重力力与与电电场场力力大大小小_,方方向向_时时,带带电电粒粒子子在在洛洛伦伦兹兹力力的的作作用用下下,在在垂垂直直于于匀匀强强磁磁场场的的平平面面内做内做_匀速直线运动匀速直线运动相等相等相反相反匀速圆周运动匀速圆周运动(3)较复杂的曲线运动较复杂的曲线运动当当带带电电粒粒子子所所受受合合外外力力的的大大小小和和方方向向均均变变化化,且且与与初初速速度度方方向向
3、不不在在同同一一条条直直线线上上,粒粒子子做做_变变速速曲曲线线运运动动,这这时时粒粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线(4)分阶段运动分阶段运动带带电电粒粒子子可可能能依依次次通通过过几几个个情情况况不不同同的的复复合合场场区区域域,其其运运动动情情况况随随区区域域发发生生变变化化,其其运运动动过过程程由由几几种种不不同同的的运运动动阶阶段段组组成成非匀非匀知识点二带电粒子在复合场中的运动实例知识点二带电粒子在复合场中的运动实例匀速直线匀速直线 qv0B v0Bd qvB 小题快练小题快练1.带带电电质质点点在在匀匀强强磁磁场场中中运运动动,某某时时刻刻速速
4、度度方方向向如如图图所所示示,所所受受的的重重力力和和洛洛伦伦兹兹力力的的合合力力恰恰好好与与速速度度方方向向相相反反,不不计计阻阻力力,则在此后的一小段时间内,带电质点将则在此后的一小段时间内,带电质点将()A可能做直线运动可能做直线运动B可能做匀减速运动可能做匀减速运动C一定做曲线运动一定做曲线运动 D可能做匀速圆周运动可能做匀速圆周运动解解析析带带电电质质点点在在运运动动过过程程中中,重重力力做做功功,速速度度大大小小和和方方向向发发生生变变化化,洛洛伦伦兹兹力力的的大大小小和和方方向向也也随随之之发发生生变变化化,故故带带电电质质点点不不可可能能做做直直线线运运动动,也也不不可可能能做
5、做匀匀减减速速运运动动和和匀匀速速圆圆周周运动,运动,C正确正确答案答案C2某某空空间间存存在在水水平平方方向向的的匀匀强强电电场场(图图中中未未画画出出),带带电电小小球球沿沿如如图图所所示示的的直直线线斜斜向向下下由由A点点沿沿直直线线向向B点点运运动动,此此空空间间同时存在由同时存在由A指向指向B的匀强磁场,则下列说法正确的是的匀强磁场,则下列说法正确的是()A小球一定带正电小球一定带正电B小球可能做匀速直线运动小球可能做匀速直线运动C带电小球一定做匀加速直线运动带电小球一定做匀加速直线运动D运动过程中,小球的机械能增大运动过程中,小球的机械能增大解解析析由由于于重重力力方方向向竖竖直直
6、向向下下,空空间间存存在在磁磁场场,且且直直线线运运动动方方向向斜斜向向下下,与与磁磁场场方方向向相相同同,故故不不受受洛洛伦伦兹兹力力作作用用,电电场场力力必必水水平平向向右右,但但电电场场具具体体方方向向未未知知,故故不不能能判判断断带带电电小小球球的的电电性性,选选项项A错错误误;重重力力和和电电场场力力的的合合力力不不为为零零,故故不不可可能能做做匀匀速速直直线线运运动动,所所以以选选项项B错错误误;因因为为重重力力与与电电场场力力的的合合力力方方向向与与运运动动方方向向相相同同,故故小小球球一一定定做做匀匀加加速速直直线线运运动动,选选项项C正正确确;运运动动过过程程中中由由于于电电
7、场场力力做做正正功功,故故机机械械能能增增大大,选选项项D正确正确答案答案CD 3如如图图所所示示为为一一速速度度选选择择器器,内内有有一一磁磁感感应应强强度度为为B、方方向向垂垂直直纸纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场场,一一束束粒粒子子流流以以速速度度v水水平平射射入入,为为使使粒粒子子流流经经过过磁磁场场时时不不偏偏转转(不不计计重重力力),则则磁磁场场区区域域内内必必须须同同时时存存在在一一个个匀匀强强电电场场,关关于于此此电电场场场场强强大大小小和和方方向向的的说说法法中中,正确的是正确的是()A大小为大小为B/v,粒子带正电时,方向向上,粒子带正电时,方向向上B大小为大小为B/v,粒
8、子带负电时,方向向上,粒子带负电时,方向向上C大小为大小为Bv,方向向下,与粒子带何种电荷无关,方向向下,与粒子带何种电荷无关D大小为大小为Bv,方向向上,与粒子带何种电荷无关,方向向上,与粒子带何种电荷无关解解析析当当粒粒子子所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力和和电电场场力力平平衡衡时时,粒粒子子流流匀匀速速直直线线通通过过该该区区域域,有有qvBqE,所所以以EBv.假假设设粒粒子子带带正正电电,则则受受向向下下的的洛洛伦伦兹兹力力,电电场场方方向向应应该该向向上上粒粒子子带带负负电电时时,电场方向仍应向上故正确答案为电场方向仍应向上故正确答案为D.答案答案D4质质量量为为m的的带带电电小小球球
9、在在正正交交的的匀匀强强电电场场、匀匀强强磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动,轨轨道道平平面面在在竖竖直直平平面面内内,电电场场方方向向竖竖直直向向下下,磁场方向垂直圆周所在平面向里,如图所示,由此可知磁场方向垂直圆周所在平面向里,如图所示,由此可知()A小球带正电,沿顺时针方向运动小球带正电,沿顺时针方向运动B小球带负电,沿顺时针方向运动小球带负电,沿顺时针方向运动C小球带正电,沿逆时针方向运动小球带正电,沿逆时针方向运动D小球带负电,沿逆时针方向运动小球带负电,沿逆时针方向运动解解析析带带电电小小球球在在重重力力、电电场场力力以以及及洛洛伦伦兹兹力力作作用用下下做做匀匀速速圆圆周周运
10、运动动,故故应应满满足足qEmg,且且电电场场力力方方向向向向上上,故故小小球球带带负负电电,由由于于洛洛伦伦兹兹力力提提供供向向心心力力,指指向向圆圆心心,所所以以小小球球沿沿顺时针方向运动,顺时针方向运动,B正确正确答案答案B考向一带电粒子在重组合场中的运动考向一带电粒子在重组合场中的运动典典例例1(2015天天津津理理综综,12)现现代代科科学学仪仪器器常常利利用用电电场场、磁磁场场控控制制带带电电粒粒子子的的运运动动真真空空中中存存在在着着如如图图所所示示的的多多层层紧紧密密相邻相邻的的匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场,电电场场与与磁磁场场的的宽宽度度均均为为d.电电场场强强度度为
11、为E,方方向向水水平平向向右右;磁磁感感应应强强度度为为B,方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里电电场场、磁磁场场的的边边界界互互相相平平行行且且与与电电场场方方向向垂垂直直一一个个质质量量为为m、电电荷荷量量为为q的的带带正正电电粒粒子子在在第第1层层电电场场左左侧侧边边界界某某处处由由静静止止释释放放,粒粒子子始始终终在在电电场场、磁磁场场中中运运动动,不不计计粒粒子子重重力力及及运运动动时时的电磁辐射的电磁辐射(1)求求粒粒子子在在第第2层层磁磁场场中中运运动动时时速速度度v2的的大大小小与与轨轨迹迹半半径径r2;(2)粒粒子子从从第第n层层磁磁场场右右侧侧边边界界穿穿出出时时,速速度度的的
12、方方向向与与水水平平方向的夹角为方向的夹角为n,试求,试求sin n;(3)若若粒粒子子恰恰好好不不能能从从第第n层层磁磁场场右右侧侧边边界界穿穿出出,试试问问在在其其他他条条件件不不变变的的情情况况下下,也也进进入入第第n层层磁磁场场,但但比比荷荷较较该该粒粒子子大大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,请简要推理说明之的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,请简要推理说明之解解题题引引路路粒粒子子每每经经过过一一次次电电场场被被加加速速一一次次电电场场力力做做功功WqEd,动动能能增增加加qEd.粒粒子子经经过过磁磁场场一一次次被被偏偏转转一一次次,由由几几何何关关系系确确定定偏偏转转半半径径和和偏偏转
13、转角角的的关关系系洛洛伦伦兹兹力力提提供供向向心力确定多物理量问题的关系心力确定多物理量问题的关系带电粒子在组合场中的运动问题的分析方法带电粒子在组合场中的运动问题的分析方法解析解析离子的运动如图所示离子的运动如图所示考向二带电粒子在叠加场中的运动考向二带电粒子在叠加场中的运动1带电粒子在复合场中运动的分析思路带电粒子在复合场中运动的分析思路2带电粒子带电粒子(体体)在复合场中的运动问题求解要点在复合场中的运动问题求解要点(1)受受力力分分析析是是基基础础在在受受力力分分析析时时是是否否考考虑虑重重力力必必须须注注意意题目条件题目条件(2)运运动动过过程程分分析析是是关关键键在在运运动动过过程
14、程分分析析中中应应注注意意物物体体做做直线运动,曲线运动及圆周运动、类平抛运动的条件直线运动,曲线运动及圆周运动、类平抛运动的条件(3)构构建建物物理理模模型型是是难难点点根根据据不不同同的的运运动动过过程程及及物物理理模模型型选择合适的物理规律列方程求解选择合适的物理规律列方程求解典典例例2如如图图所所示示的的平平行行板板之之间间,存存在在着着相相互互垂垂直直的的匀匀强强磁磁场场和和匀匀强强电电场场,磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B10.20 T,方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里,电电场场强强度度E11.0105 V/m.PQ为为板板间间中中线线紧紧靠靠平平行行板板右右侧侧边边缘缘xOy坐
15、坐标标系系的的第第一一象象限限内内,有有一一边边界界线线AO,与与y轴轴的的夹夹角角 AOy45,边边界界线线的的上上方方有有垂垂直直纸纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场场,磁磁感感应应强强度度B20.25 T,边边界界线线的的下下方方有有水水平平向向右右的的匀匀强强电电场场,电场强度电场强度E25.0105 V/m,在,在x轴上固定一水平的荧光屏轴上固定一水平的荧光屏一一束束带带电电荷荷量量q8.01019 C、质质量量m8.01026 kg的的正正离离子子从从P点点射射入入平平行行板板间间,沿沿中中线线PQ做做直直线线运运动动,穿穿出出平平行行板板后后从从y轴轴上上坐坐标标为为(0,0.4
16、m)的的Q点点垂垂直直y轴轴射射入入磁磁场场区区,最最后后打打到水平的荧光屏上的位置到水平的荧光屏上的位置C.求:求:解题引路解题引路针对训练针对训练2(2015福福建建理理综综,22)如如图图所所示示,绝绝缘缘粗粗糙糙的的竖竖直直平平面面MN左左侧侧同同时时存存在在相相互互垂垂直直的的匀匀强强磁磁场场,电电场场方方向向水水平平向向右右,电电场场强强度度大大小小为为E,磁磁场场方方向向垂垂直直纸纸面面向向外外,磁磁感感应应强强度度大大小小为为B.一一质质量量为为m、电电荷荷量量为为q的的带带正正电电的的小小滑滑块块从从A点点由由静静止止开开始始沿沿MN下下滑滑,到到达达C点点时时离离开开MN做
17、做曲曲线线运运动动A、C两两点点间间距距离离为为h,重重力加速度为力加速度为g.(1)求小滑块运动到求小滑块运动到C点时的速度大小为点时的速度大小为vC;(2)求求小小滑滑块块从从A点点运运动动到到C点点过过程程中中克克服服摩摩擦擦力力做做的的功功Wf;(3)若若D点点为为小小滑滑块块在在电电场场力力、洛洛伦伦兹兹力力及及重重力力作作用用下下运运动动过过程程中中速速度度最最大大的的位位置置,当当小小滑滑块块运运动动到到D点点时时撤撤去去磁磁场场,此此后后小小滑滑块块继继续续运运动动到到水水平平地地面面上上的的P点点已已知知小小滑滑块块在在D点点时时的的速速度度大大小小为为vD,从从D点点运运动
18、动到到P点点的的时时间间为为t,求求小小滑滑块块运运动动到到P点时速度的大小点时速度的大小vP.特色专题系列之特色专题系列之(二十七二十七)带电粒子在交带电粒子在交变复合场中运动的处理思路与方法技巧变复合场中运动的处理思路与方法技巧带电粒子在交变复合场中的运动问题的基本思路带电粒子在交变复合场中的运动问题的基本思路解题引路解题引路第一步:抓关键点第一步:抓关键点 关键点关键点获取信息获取信息电场可视作是恒电场可视作是恒定不变的定不变的电场是匀强电场,带电粒子做类平抛运电场是匀强电场,带电粒子做类平抛运动动最小半径最小半径当加速电压为零时,带电粒子进入磁场当加速电压为零时,带电粒子进入磁场时的速
19、率最小,半径最小时的速率最小,半径最小最大速度最大速度由动能定理可知,当加速度电压最大时,由动能定理可知,当加速度电压最大时,粒子的速度最大,但应注意粒子能否从粒子的速度最大,但应注意粒子能否从极板中飞出极板中飞出第二步:找突破口第二步:找突破口(1)要要求求圆圆周周运运动动的的最最小小半半径径,由由带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的半半径径公公式式可可知知,应应先先求求最最小小速速度度,后后列列方方程程求求解解(2)要要求求粒粒子子射射出出电电场场时时的的最最大大速速度度,应应先先根根据据平平抛抛运运动动规规律律求求出出带带电电粒粒子子能能从从极极板板间
20、间飞飞出出所所应应加加的的板板间间电电压压的的范范围围,后后结合动能定理列方程求解结合动能定理列方程求解(3)要要求求粒粒子子打打在在屏屏幕幕上上的的范范围围,应应先先综综合合分分析析带带电电粒粒子子的的运动过程,画出运动轨迹,后结合几何知识列方程求解运动过程,画出运动轨迹,后结合几何知识列方程求解若若交交变变电电压压的的变变化化周周期期远远大大于于粒粒子子穿穿越越电电场场的的时时间间,则则在在粒粒子子穿穿越越电电场场过过程程中中,电电场场可可看看作作粒粒子子则则进进入入电电场场时时刻刻的的匀匀强强电场电场(1)若若在在t0时时将将该该粒粒子子从从板板内内a孔孔处处静静止止释释放放,求求其其第
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- 新课 标高 物理 ppt 课件 8.3 带电 粒子 复合 中的 运动
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