《2017年高考一轮 9.4《带电粒子在叠加场中的运动》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高考一轮 9.4《带电粒子在叠加场中的运动》ppt课件（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课标版 物理 第 4讲 带电粒子在叠加场中的运动述 考点一 带电粒子在叠加场中运动的实例分析 考点突破 原理图 规律 速度 选择器 若 q,即 ,粒子做匀速直线 运动 磁流体 发电机 等离子体射入 ,受洛伦兹力偏转 ,使两 极板分别带正、负电 ,两极板间电压 为 U,稳定时 ,则有 q = U=流量计 当 q= v= 所以 Q= 霍尔 元件 当磁场方向与电流方向垂直时 ,导体 在与磁场、电流方向都垂直的方向上 出现电势差 典例 1 (2014江苏单科 ,9,4分 )(多选 )如图所示 ,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间 ,线圈中电流为 I,线圈间产生匀强磁场 ,磁感应强度大 小 成正
2、比 ,方向垂直于霍尔元件的两侧面 ,此时通过霍尔元件的电流为 其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压 UH=k ,式中 霍尔系数 ,阻 L,霍尔元件的电阻 可以忽略 ,则 ( ) 电压表将反偏 成正比 答案 左手定则可判定 ,霍尔元件的后表面积累负电荷 ,电势较 低 ,故 电路关系可见 ,当电源的正、负极对调时 ,通过霍尔元件的电 流 前表面的电势仍然较高 ,故 电路可见 , = ,则 I,故 L= ,因为 成正比 ,故有 :UH=k =k =k = 得 知 故 22) ( ) R1 (2015河北石家庄五校联合体摸底 )(多选 )如图所示 ,a、 金属板 ,分别接到直流电源两极上 ,右边有一挡
3、板 ,正中间开有一小孔 d,在较 大空间范围内存在着匀强磁场 ,磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向里 ,在 a、 。从两板左侧中点 不 计重力 ),这些负离子都沿直线运动到右侧 ,从 束。则下列 判断正确的是 ( ) b 答案 束负离子在叠加场中运动情况相同 ,即沿水平方向直线 通过 ,则有 qE=以 v= ,则三束负离子的速度一定相同 ,故 三束 负离子在磁场中做匀速圆周运动 ,有 ,得 r= = ,由于三束负 E 2则比荷一定不相同 ,故 由 于在叠加场中洛伦兹力竖直向下 ,则电场力一定竖直向上 ,故匀强电场方向 一定竖直向下 ,即由 b,故 若这三束粒子改为带正电 ,而电场力 和洛伦兹
4、力方向都发生改变 ,由于其他条件不变故合力仍为 0,所以仍能从 d 孔射出 ,故 1 (多选 )磁流体发电是一项新兴技术 ,它可以把物体的内能直接转化为 电能 ,如图是它的示意图。平行金属板 A、 将一 束等离子体 (即高温下电离的气体 ,含有大量正、负离子 )喷入磁场 ,A、 板间便产生电压。如果把 A、 A、 电极 ,设 A、 d,磁感应强度为 B,等离子体以速度 场的方向射入 A、 则下列说法正确的是 ( ) 答案 离子体喷入磁场 ,由左手定则可知 ,正离子受向下的洛伦兹 力而向下偏转 ,负离子受向上的洛伦兹力而向上偏转 ,则 极 ,选项 当带电粒子以速度 线运动时 ,有 q=,则电源的
5、电动势 E=U=B 项 带电粒子在叠加场中的运动 要做到“三个分析” (1)正确分析受力情况 ,重点明确重力是否不计和洛伦兹力的方向。 (2)正确分析运动情况 ,常见的运动形式有 :匀速直线运动、匀速圆周运 动、一般变速曲线运动等。 (3)正确分析各力的做功情况 ,主要分析电场力和重力做的功 ,洛伦兹力一定 不做功。 (1)静止或匀速直线运动 :当带电粒子在叠加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。 (3)一般变速曲线运动
6、:当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化 ,且与 初速度方向不在同一条直线上 ,粒子做非匀变速曲线运动 ,这时粒子运动轨 迹既不是圆弧 ,也不是抛物线。 (4)分阶段运动 :带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域 ,其运 动情况随区域发生变化 ,其运动过程由几种不同的运动阶段组成。 带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下 ,除受场力 外 ,可能还受弹力、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变力、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。 典例 2 (2016江西红色六校联
7、考 )(多选 )如图所示 ,质量为 m、带电荷量为 + 杆与环之间的动摩擦因数为 ,杆处于 正交的匀强电场和匀强磁场中 ,杆与水平电场的夹角为 ,若环能从静止开 始下滑 ,则以下说法正确的是 ( ) 加速度不断减小 ,最后为零 加速度先增大后减小 ,最后为零 速度不断增大 ,最后匀速 速度先增大后减小 ,最后为零 答案 环受力分析 ,可知环受重力、电场力、洛伦兹力、杆的弹 力和摩擦力作用 ,由牛顿第二定律可知 ,加速度 ,当速度 加速度也增大 , 当速度 加速度 ,随速度 当加速度 减为零时 ,环做匀速运动 ,B、 c c os m c c os m g (1)若洛伦兹力、重力并存 ,则带电体
8、做匀速直线运动或较复杂的曲线运动 , 可应用机械能守恒定律。 (2)若电场力、洛伦兹力并存 (不计重力的微观粒子 ),则带电体做匀速直线 运动或较复杂的曲线运动 ,可应用动能定理。 (3)若电场力、洛伦兹力、重力并存 ,则带电体可能做匀速直线运动、匀速 圆周运动或较复杂的曲线运动 ,可应用能量守恒定律或动能定理。 典例 3 如图 ,竖直平面坐标系 有垂直 匀强磁场和竖直向上的匀强电场 ,大小分别为 ;第四象限有垂直 面向里的水平匀强电场 ,大小也为 E;第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的 半径为 轨道最高点与坐标原点 最低点与绝缘光滑水 平面相切于 N。一质量为 y0)的 入第一象限后做圆周运动
9、 ,恰好通过坐标原点 O,且水平切入半圆轨道并沿 轨道内侧运动 ,过 并在电场中运动 (已知重力加速度 为 g)。 (1)判断小球的带电性质并求出其所带电荷量 ; (2)至少多高 ; (3)若该小球以满足 (2)中 通过 N 点开始计时 ,经时间 t=2 小球距坐标原点 答案 (1)带正电 ) (3)2 R 解析 (1)小球进入第一象限正交的电场和磁场后 ,在垂直磁场的平面内 做圆周运动 ,说明重力与电场力平衡 ,设小球所带电荷量为 q,则有 : qE=得 :q= 又电场方向竖直向上故小球带正电 (2)设匀速圆周运动的速度为 v、轨道半径为 r,由洛伦兹力提供向心力得 : 小球恰能通过半圆轨道
10、的最高点并沿轨道运动 ,则应满足 : 2 解得 :r= 即 :P、 y=2r= (3)小球由 的过程中设到达 机械能守恒得 : 2 m - 得 : 小球从 在做类平抛运动 ,设加速度为 a,则 : 沿 x=电场方向有 :z= a= 的距离为 :s= =2 R 2( 2 )x z R7带电粒子在叠加场中运动问题的分析方法 2 (2016浙江名校联考 )(多选 )质量为 m、电荷量为 平方向成 角从 的混合场区 ,该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下 ,恰好沿直线 运动到 A,下列说法中正确的是 ( ) 到 v 答案 微粒带正电荷 ,它受竖直向下的重力 平向左的电场 力 其受力情况知微粒不可能做直线运 动 ,据此可知微粒应带负电荷 ,它受竖直向下的重力 平向右的电场力 知微粒恰好沿着直线运动到 A,可知微 粒应该做匀速直线运动 ,则选项 由平衡条件有关系 : =mg,=磁场的磁感应强度 B= ,电场的场强 E=Bv ,故 选项 2图所示 ,直角坐标系 在水平的 强磁场和匀强电场 ,磁场的磁感应强
