《2019高考物理二轮练习导学案-第八章专项8带电粒子在复合场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考物理二轮练习导学案-第八章专项8带电粒子在复合场中的运动（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019高考物理二轮练习导学案-第八章专项8带电粒子在复合场 中的运动【导学目标】1.能分析计算带电粒子在复合场中的运动.2.能够解决速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计等磁场在生活和科技方面的应用问题、基础再现深度思考先憩后吐 自主械J墓础知溟【一】复合场基础导引近两年各省市高考题中的复合场情形图、yB 1.B :x :11-* 1 1|1|11ii|ido丨| | t1 11 1Od2d 広2017年新课标全国卷25题XXXnx xj X.II.XXXX X jjX* *B*XXX2017年浙江卷24题知识梳理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
2、：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、三种场的比较项目名称、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方向：a.正电何受力方 向与场强方向b.负电何受力方向与场 强方向电场力做功与无关W=电场力做功改变磁场洛伦兹力F= 方向可用 定那么判断洛伦兹力不做功，不改变带电粒 子的思考:1.带电粒子在叠加场中什么时候静止或做直线运动？什么时候做匀速圆周运动？2、复合场中带电粒子在重力、电场力（为恒力时）、洛伦兹力三个力作用下能做匀变速直线运动吗？【二】带电粒子在复合场中运动的应用实例知识梳理1、电视显像管电视显像管是应用电子束
3、（填“电偏转”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、XXX严XXXXXXXXXX 1XXX* ,XXr IXX(KX+ + - + + + +-图 12、速度选择器（如图1所示）（1）平行板中电场强度 E和磁感应强度互相、这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=qvB,即卩 v =.v,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
4、那么，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I，等离子体速度为U磁场的磁感应强度为B,那么由qE= q= qvB得两极板间能达到的最大电势差U=图34、电磁流量计工作原理：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、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间的电势差就保持稳定，即： qvB=，所以 v =，因此液体流量 g Sv=n d U n dU4 Bd= 4B .图45、霍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、
5、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、思考：带电粒子在电场与磁场的复合场中运动时，当达到稳定状态时，都存在怎样的 力学关系？课堂探究 *突破考点先做后听具岡探兗虬律方法考点一 带电粒子在叠加场中的运动【考点解读1、带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 假设重力和洛伦兹力平衡，那么带电体做匀速直线运动、 假设重力和洛伦兹力不平衡，那么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） 假设电场力和洛伦兹力平衡，那么带电体做匀速直线运动、
6、 假设电场力和洛伦兹力不平衡，那么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 假设三力平衡，一定做匀速直线运动、 假设重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动、 假设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，可用能量守恒或动能定理求解问题、2、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、 【典例剖析方向垂直纸面向里，磁
7、感应强度为B.现给物块一水平向右的初速度，使其沿水平面向右运动进例1 如图5所示，带正电的小物块静止在粗糙绝缘的水平面上，小物块的比荷为 k,与水平面的动摩擦因数为 卩.在物块 侧距物块L处有一范围足够大的磁场和电场叠加区，场区内存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的方向竖直向上，场强大小恰等于当地重力加速度的1/k,匀强磁场入右侧场区、当物块从场区飞出后恰好落到出发点、设运动过程中物块带电荷量保持不变,重力加速度为g.求：(1) 物块刚进入场区时的速度和刚离开场区时距水平面的高度h；(2) 物块开始运动时的速度、思维突破1、带电粒子在复合场中运动的分析方法(1) 弄清复合场的组成、(2
8、) 进行受力分析、(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种类的场时，要分阶段进行处理、(5) 画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律、 当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解、 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解、 当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解、 对于临界问题，注意挖掘隐含条件、2、带电粒子(体)在复合场中的运动问题求解要点(1) 受力分析是基础、(2) 运动过程分析是关键、(3) 根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解、 跟踪训
9、练1如图6所示，在水平地面上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为 B、垂直纸面向里、一质量为m带电荷量为q的带正电微粒在此区域内 沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为 v的匀速圆 运动，重力加速度为 g.(1) 求此区域内电场强度的大小和方向；(2) 假设某时刻微粒在复合场中运动到P点时，速度与水平方向的夹角为60,且P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径，求该微粒运动到最高点时与水平地面间的 距离；(3) 当带电微粒运动至最高点时，将电场强度的大小变为原来的1/2(方向不变，且不计电场变化对原磁场的影响)，且带电微粒能落至地面，求带电微粒落至
10、地面时的速度大小、考点二 带电粒子在组合场中的运动【考点解读 相邻，或是两个或多个磁场相邻、2、解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等、3、要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态、第X X X XXX X X卞、 E45V4、分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键、 【典例剖析 例2 如图7所示，在直角坐标系的第I象限和第川象限存在着电场强度均为E的匀强电场，其中第I象限电场沿 x轴正方向， 川象限电场沿y轴负方向、在第n象限和第w象限存在着磁感应强度均为B的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向里、有一个电子 从y轴的P点以垂直于y轴的初速度vo进入第川象限，第一次到 达x轴
11、y图负方向夹角也上时速度方向与 x轴负方向夹角为 45,第一次进入第I象限时，是45,经过一段时间电子又回到了P点，进行周期性运动、 电子的电荷量为e,质量为m不考虑重力和空气阻力、求：P点距原点0的距离；粒子第一次到达x轴上C点与第一次进入第I象限时的D点之间的距离；电子从P点出发到第一次回到 P点所用的时间、思维突破解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法图13yX田承X 1* 4卅* ri-o图8跟踪训练2如图8所示，相距为d、板间电压为 U的平行 金属板M N间有垂直纸面向里、磁感应强度为Bo的匀强磁场；在pOy区域内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场；pOx区域为无场区、一正离
12、子沿平行于金属板、 垂直磁场射入两板间并做匀速直线运动，从HO, a)点垂直y轴进入第I象限，经 Op上某点离开磁场，最后垂直x轴离开第I象限、求图8(1) 离子在金属板 M N间的运动速度；q(2) 离子的比荷m(3) 离子在第I象限的磁场区域和无场区域内运动的时间之比、9. 带电粒子在复合场中的实际应用模型例3(2017 天津理综12(2)(3)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到、了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展、(1) 回旋加速器的原理如图9, D和D2是两个中空的半径为 R定、的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，位于D,圆心处的质子源 A能
13、不断产生质子(初速度可以忽略， 重力不计)，它们在两盒之间被电场加速，D、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为 B的匀强磁场中、假设质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 P,求输出时质子束的等效电流I与P、B R、f的关系式（忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速）、（2）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r是增大、减小还是不变？ 建模感悟1无论是速度选择器、回旋加速器、还是质谱仪、电磁流量计，其实质都是带电粒子在电 磁场中的运动，只是运动过程较复杂而已、2、解题思路主要有：（1）力和运动的关系、根据带电体所受的力，运用牛顿第二定律并结合
14、运动学规律求解、（2）功能关系、根据场力及其他外力对带电粒子做功引起的能量变化或 全过程中的功能关系解决问题，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场，因此 要熟悉各种力做功的特点、图10跟踪训练3如图10所示是质谱仪工作原理的示意图，带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为0）后，进入磁感应强度为 B的匀 强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的xi、X2处、图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，那么（）A、a的质量一定大于b的质量B、a的电荷量一定大于 b的电荷量C、a运动的时间大于 b运动的时间D、a的比荷大于b的比荷分组训练提升能力A组带电粒子在复合场中的运动图111. 如图11所示为磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射 磁场，在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷，产生电压、如果射入的等离子体速度均为V,两
