《高考物理（江苏专用）大一轮复习课件：第九章 磁场 能力课1 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理（江苏专用）大一轮复习课件：第九章 磁场 能力课1 .ppt（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课1 带电粒子在复合场中的运动 带电粒子在组合场中的运动 磁偏转 和 电偏转 的比较 电电偏转转磁偏转转 偏转转条件 带电带电粒子以v E进进入匀强 电场电场 不计计重力 带电带电粒子以v B进进入匀强 磁场场 不计计重力 受力情况只受恒定的电场电场力F Eq 只受大小恒定的洛伦兹伦兹力F qvB 例1 2017 南通一模 如图图1所示 足够够大的荧荧光屏ON垂直xOy坐标标平面 与 x轴夹轴夹角为为30 y轴轴与ON间间有沿 y方向 场场强为为E的匀强电场电场 一质质量为为m 电电荷量为为 q的离子从y轴轴上的P点以速度v0 沿 x轴轴方向射入电场电场 恰好垂直 打到荧荧光屏上的M点 图
2、图中未标标出 现现撤去电场电场 在y轴轴与ON间间加上垂直坐标标 平面向里的匀强磁场场 相同的离子仍以速度v0从y轴轴上的Q点沿 x轴轴方向射入磁 场场 恰好也垂直打到荧荧光屏上的M点 离子的重力不计计 1 求离子在电场电场中运动动的时间时间t1 2 求P点距O点的距离y1和离子在磁场场中运动动的加速度大小a 3 若相同的离子分别别从y轴轴上的不同位置以速度v ky y 0 k为为常数 沿 x轴轴方 向射入磁场场 离子都能打到荧荧光屏上 求k应满应满足的条件 图图1 解析 1 设离子垂直打到荧光屏上的M点时 沿y方向的分速度大小为vy 在电场 中运动的加速度为a1 则 例2 2017 全国卷
3、24 如图图2 空间间存在方向垂直于纸纸面 xOy平面 向里的 磁场场 在x 0区域 磁感应应强度的大小为为B0 x 0区域 磁感应应强度的大小为为 B0 常数 1 一质质量为为m 电电荷量为为q q 0 的带电带电粒子以速度v0从坐标标原点 O沿x轴轴正向射入磁场场 此时时开始计时计时 当粒子的速度方向再次沿x轴轴正向时时 求 不计计重力 1 粒子运动动的时间时间 2 粒子与O点间间的距离 图图2 解析 1 在匀强磁场中 带电粒子做圆周运动 设在x 0区域 圆周半径为R1 在x 0区域 圆周半径为R2 由洛伦兹力公式及牛顿定律得 5步 突破带电粒子在组合场中的运动问题 带电粒子在叠加场中的运
4、动 1 磁场力 重力并存 1 若重力和洛伦兹伦兹力平衡 则带电则带电 体做匀速直线线运动动 2 若重力和洛伦兹伦兹力不平衡 则带电则带电 体将做复杂杂的曲线线运动动 因洛伦兹伦兹力不 做功 故机械能守恒 2 电场力 磁场力并存 不计重力 1 若电场电场力和洛伦兹伦兹力平衡 则带电则带电 体做匀速直线线运动动 2 若电场电场力和洛伦兹伦兹力不平衡 则带电则带电 体做复杂杂的曲线线运动动 可用动动能定理 求解 3 电场力 磁场力 重力并存 1 若三力平衡 带电带电体做匀速直线线运动动 2 若重力与电场电场力平衡 带电带电体做匀速圆圆周运动动 3 若合力不为为零 带电带电体可能做复杂杂的曲线线运动动
5、 可用能量守恒定律或动动能定 理求解 例3 2016 天津理综 11 如图图3所示 空间间中存在着水平向右的匀强电场电场 电场电场强度大小E 5 N C 同时时存在着水平方向的匀强磁场场 其方向与电场电场方向 垂直 磁感应应强度大小B 0 5 T 有一带带正电电的小球 质质量m 1 10 6 kg 电电 荷量q 2 10 6 C 正以速度v在图图示的竖竖直面内做匀速直线线运动动 当经过经过P点 时时撤掉磁场场 不考虑虑磁场场消失引起的电电磁感应现应现象 取g 10 m s2 求 图图3 1 小球做匀速直线线运动动的速度v的大小和方向 2 从撤掉磁场场到小球再次穿过过P点所在的这这条电场线经历电
6、场线经历 的时间时间t 解析 1 小球匀速直线 运动时受力如图 其所受的三个力在同一平面内 合力为零 有 2 解法一 撤去磁场 小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动 如 图所示 设其加速度为a 有 带电粒子在叠加场中运动的处理方法 解决带电粒子在交变电 磁场中的运动问题的基本思路 带电粒子在交变场中的运动 先读图读图看清 并明白场场的变变化情况 受力分析分析粒子在不同的变变化场场区的受力情况 过过程分析分析粒子在不同时间时间内的运动动情况 找衔衔接点找出衔衔接相邻邻两过过程的物理量 选规选规律联联立不同阶阶段的方程求解 例4 2017 无锡期末 如图图4甲所示 平面直角坐标标系中 0 x
7、 l 0 y 2l 的矩形区域中存在一个如图图乙所示的交变变磁场场 B0和T0未知 磁场场方 向向里为为正 一个比荷为为c的带带正电电的粒子从原点O以初速度v0沿 x方向入射 不计计粒子重力 图图4 甲 乙 3 运动轨迹如图丙所示 丙 带电带电粒子在复合场场中的运动实动实例 质谱仪质谱仪 题源一 人教版选修3 1 P100 例题 一个质质量为为m 电电荷量为为q的粒子 从容器 A下方的小孔S1飘飘入电势电势差为为U的加速电场电场 其初速度几乎为为0 然后经过经过S3 沿着与磁场场垂直的方向进进入磁感应应强度为为B的匀强磁场场中 最后打到照相底片 D上 图图3 6 4 1 求粒子进进入磁场时场时
8、的速率 2 求粒子在磁场场中运动动的轨轨道半径 图图3 6 4 拓展1 2016 全国卷 15 现现代质谱仪质谱仪 可用来分析比质质子重很多倍的离子 其 示意图图如图图5所示 其中加速电压电压恒定 质质子在入口处处从静止开始被加速电电 场场加速 经经匀强磁场场偏转转后从出口离开磁场场 若某种一价正离子在入口处处从 静止开始被同一加速电场电场加速 为为使它经经匀强磁场场偏转转后仍从同一出口离开 磁场场 需将磁感应应强度增加到原来的12倍 此离子和质质子的质质量比约为约为 A 11 B 12 C 121 D 144 图图5 解析 设质子的质量和电荷量分别为m1 q1 一价正离子的质量和电荷量为m2
9、 q2 对于任意粒子 在加速电场中 由动能定理得 拓展2 2017 江苏单科 15 一台质谱仪质谱仪 的工作原理如图图6所示 大量的甲 乙 两种离子飘飘入电压为电压为 U0的加速电场电场 其初速度几乎为为0 经经加速后 通过宽过宽 为为L的狭缝缝MN沿着与磁场场垂直的方向进进入磁感应应强度为为B的匀强磁场场中 最 后打到照相底片上 已知甲 乙两种离子的电电荷量均为为 q 质质量分别为别为2m和 m 图图6中虚线为经过线为经过 狭缝缝左 右边边界M N的甲种离子的运动轨动轨迹 不考虑虑 离子间间的相互作用 1 求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x 2 在图图中用斜线标线标出磁场场中甲种离
10、子经过经过的区域 并求该该区域最窄处处的宽宽度d 3 若考虑虑加速电压电压有波动动 在 U0 U 到 U0 U 之间变间变化 要使甲 乙两种离 子在底片上没有重叠 求狭缝宽缝宽度L满满足的条件 图图6 图图7 1 2017 江苏清江中学冲刺模拟 在高能粒子研究中 往往要把一束含有大量质质子和 粒子的混合粒子分离开 如图图8所示 初速度可忽略的质质子和 粒子 经电压为经电压为 U的电场电场加速后 进进入分离区 如果在分离区使用匀强电场电场或匀强磁场场把粒子 进进行分离 所加磁场场方向垂直纸纸面向里 所加电场电场方向竖竖直向下 则则下列可行 的方法是 A 电场电场和磁场场都不可以 B 电场电场和磁
11、场场都可以 C 只能用电场电场 D 只能用磁场场 图图8 答案 D 2 如图图9所示 一带电带电液滴在相互垂直的匀强电场电场和匀强磁场场中刚刚好做匀 速圆圆周运动动 其轨轨道半径为为R 已知该电场该电场 的电场电场强度为为E 方向竖竖直 向下 该该磁场场的磁感应应强度为为B 方向垂直纸纸面向里 不计计空气阻力 设设重力加速度为为g 则则 图图9 答案 C 3 如图图10所示 一束带负电带负电 的粒子 质质量为为m 电电荷量为为e 以速度v垂直 磁场场的边边界从A点射入磁感应应强度为为B 宽宽度为为d的匀强磁场场中 若粒 子的速度大小可变变 方向不变变 要使粒子不能通过过磁场场的右边边界 则则
12、粒子的速度最大不能超过过 图图10 答案 C 4 2017 无锡模拟 如图图11所示为为某种质谱仪质谱仪 的工作原理示意图图 此质谱仪质谱仪 由以下 几部分构成 粒子源N P Q间间的加速电场电场 静电电分析器 即中心线线半径为为R 的四分之一圆圆形通道 通道内有均匀辐辐射电场电场 方向沿径向指向圆圆心O 且与 圆圆心O等距的各点电场电场强度大小相等 磁感应应强度为为B的有界匀强磁场场 方向垂 直纸纸面向外 胶片M 由粒子源发发出的不同带电带电粒子 经经加速电场电场加速后进进入 静电电分析器 某些粒子能沿中心线线通过过静电电分析器并经经小孔S垂直磁场边场边界进进 入磁场场 最终终打到胶片上的某点 粒子从粒子源发发出时时的初速度不同 不计计粒 子所受重力 下列说说法正确的是 A 从小孔S进进入磁场场的粒子速度大小一定相等 B 从小孔S进进入磁场场的粒子动动能一定相等 C 打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等 D 打到胶片上位置距离O点越远远的粒子 比荷越大 图图11 答案 C
