《2013版物理一轮精品复习学案 8.3 带电粒子在复合场中的运动（选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013版物理一轮精品复习学案 8.3 带电粒子在复合场中的运动（选修3-1）（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 【考纲全景透析】一、复合场1复合场 (1)叠加场：电场、_、重力场共存，或其中某两场共存(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场_出现2三种场的比较目项名称 力的特点 功和能的特点重力场 大小：G_方向：_重力做功与_无关重力做功改变物体的_静电场大小：F_方向：_电场力做功改变_磁场 洛伦兹力 F_方向可用_定则判断洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的_【答案】1.(1) 磁场(2) 交替直向下路径重力势能qEa相同b相反 路径势能手动能二、带电粒子在复合场中运动的应用实例1电视显像管电视显像管是应用电子束_(填“电偏转
2、”或“磁偏转”)的原理来工作的，使电子束偏转的_( 填“ 电场”或“磁场”)是由两对偏转线圈产生的显像管工作时，由_发射电子束，利用磁场来使电子束偏转，实现电视技术中的_，使整个荧光屏都在发光2速度选择器(如图 1 所示)(1)平行板中电场强度 E 和磁感应强度 种装置能把具有一定_的粒子选择出来，所以叫做速度选择器(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 qE 图 1光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 _. 3磁流体发电机 (1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把_直接转化为电能(2)根据左手定则，如图 2 中的 B 是发电机_(3)磁流体发电机两极板间的距离为 l，等离子体速
3、度为 v，磁场的磁感应强度为 B，则由 q 两极板间能达到的最大电势差磁流量计工作原理：如图 3 所示，圆形导管直径为 d，用_制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b 间的电势图 3差就保持稳定，即：_，所以 v_，因此液体流量Q 尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当_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了_，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图 4 所示【答案】1磁偏转磁场 阴极扫描2.(1)垂直 速
4、度(2) 1)内能 (2) 正极(3)qEq 势差【热点难点全析】考点一)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力.(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理.(3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，)弄清复合场的组成. 如磁场、电场的复合, 磁场、重力场的复合 ,磁场、电场、 (2)正确受力分析, 除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析.(3)确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力情况的结合 .(4)对于粒子连续通过几个不同
5、区域、不同种类的场时, 要分阶段进行处理 电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类(1)磁场力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因 F 洛不做功，故机械能守恒，由此可求解问题(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因 F 洛不做功，可用动能定理求解问题(3)电场力、磁场力、重力并存若三力平衡，一定做匀速直线运动若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因 F 洛不做功，
6、可用能量守恒或动能定理求解问题4带电粒子在复合场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，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】一个带电粒子以初速度 直于电场方向向右射入匀强电场区域，分界线与电场强度方向平行,能出现的是( )【答案】选 、 D.【详解】根据带电粒子在电场中的偏转情况可以确定带电粒子带电的正、C、项 B 以确定 、D 正确，B、C 错误.【高考零距离】【2012 年】24 012重庆卷 有人设计了一种带电颗粒的速率分
7、选装置，其原理如图所示，两带电金属板间有匀强电场，方向竖直向上，其中 形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场一束比荷(电荷量与质量之比 )均为 的带正电颗粒，以不同的速率沿着磁场区域的1O 进入两金属板之间，其中速率为 颗粒刚好从 Q 点处离开磁场，然后做匀速直线运动到达收集板重力加速度为 g，d，d，收集板与 距离光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，不计颗粒间相互作用求：(1)电场强度 E 的大小；(2)磁感应强度 B 的大小；(3)速率为 1) 的颗粒打在收集板上的位置到 O 点的距离解析 (1)设带电颗粒的电荷量为 q，质量为 代入，得 Ek(2)如图，有(3d)2(R d)2得
8、B)如图所示，有m3d23d2y1yd(5 )252 939光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 2012天津卷 对铀 235 的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义如图所示，质量为 m、电荷量为 q 的铀 235 离子，从容器 下方的小孔 断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔 直于磁场方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，做半径为 R 的匀速圆周运动离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为 1)求加速电场的电压 U；(2)求出在离子被收集的过程中任意时间 t 内收集到离子的质量 M；(3)实际上加速电压的大小会在 UU 范围内微小变化若容器 中有电
9、荷量相同的铀 235和铀 238 两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠， 应小于多少？(结果用百分数表示，保留两位有效数2 解析 (1)设离子经电场加速后进入磁场时的速度为 v，由动能定理得2离子在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力充当向心力，即m 式解得U)设在 t 时间内收集到的离子个数为 N，总电荷量为 Q，则Q 式解得M)由式有 R1m为铀 238 离子质量，由于电压在 UU 之间有微小变化，铀 235 离子在磁场中最大半光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 1 U38 离子在磁场中最小半径为RU U1 Uq 1U Um
10、(UU)m(UU)得 UU m 35 离子的质量 m235 u(u 为原子质量单位)，铀 238 离子的质量 m238 u，故38 u 235 u 235 025 012课标全国卷 如图，一半径为 R 的圆表示一柱形区域的横截面(纸面)在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为 m、电荷量为 q 的粒子沿图中直线在圆上的 a 点射入柱形区域，在圆上的 b 点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直圆心 一粒子以同样速35度沿直线在 a 点射入柱形区域，也在 b 点离开该区域若磁感应强度大小为 B，不计重力，求电场强度的大小25 解析 粒子在磁场中做圆周运动设圆周的半径为 r，由牛顿第二定律
11、和洛伦兹力公式得光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 m v 为粒子在 a 点的速度过 b 点和 O 点作直线的垂线，分别与直线交于 c 和 d 点由几何关系知，线段 a 、b 和过c b 两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出) 围成一正方形因此a b rc x，由几何关系得RxR 2 式得 r R75再考虑粒子在电场中的运动设电场强度的大小为 E，粒子在电场中做类平抛运动设其加速度大小为 a，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得子在电场方向和直线方向所走的距离均为 r，由运动学公式得r 2r中 t 是粒子在电场中运动的时间联立式得E 14012江苏卷 如图所示，待测区域中存在匀强电场和匀强磁场，根据带电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场图中装置由加速器和平移器组成，平移器由两对水平放置、相距为 l 的相同平行金属板构成，极板长度为 l、间距为 d，两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反质量为 m、电荷量为q 的粒子经加速电压 速后，水平射入偏转电压为 平移器，最终从 点水平射入待测区域不考虑粒子受到的重力(1)求粒子射出平移器时的
