《江苏省高考物理二轮复习 专题六 磁场、带电粒子在磁场及复合场中的运动课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省高考物理二轮复习 专题六 磁场、带电粒子在磁场及复合场中的运动课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题六磁场、带电粒子在磁场及专题六磁场、带电粒子在磁场及复合场中的运动复合场中的运动考情分析考情分析201520162017磁场磁场、带电粒、带电粒子在子在磁场及复合场中的磁场及复合场中的运动运动T4：安培安培力力T15：带电粒：带电粒子在子在电电磁场中的运动磁场中的运动(质谱议质谱议)T15：回旋加速器回旋加速器T15：带电：带电离子在离子在电电磁场中的运动磁场中的运动(质谱质谱议议)命题解读命题解读本本专专题题共共6个个考考点点，其其中中带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中运运动动为为高高频频考考点。从近三年命题情况看，命题特点为：点。从近三年命题情况看，命题特点为：(1)基基础础性性
2、。以以选选择择题题考考查查学学生生对对安安培培力力、洛洛伦伦兹兹力力提提供供向向心心力的理解能力。力的理解能力。(2)综综合合性性。以以组组合合场场、现现代代科科技技等等问问题题考考查查学学生生分分析析综综合合能能力。力。 整体难度偏难整体难度偏难，命题指数命题指数，复习目标是达复习目标是达B冲冲A。1.(2017江江苏苏清清江江中中学学冲冲刺刺模模拟拟)在在高高能能粒粒子子研研究究中中，往往往往要要把把一一束束含含有有大大量量质质子子和和粒粒子子的的混混合合粒粒子子分分离离开开，如如图图1所所示示，初初速速度度可可忽忽略略的的质质子子和和粒粒子子，经经电电压压为为U的的电电场场加加速速后后，
3、进进入入分分离离区区，如如果果在在分分离离区区使使用用匀匀强强电电场场或或匀匀强强磁磁场场把把粒粒子子进进行行分分离离，所所加加磁磁场场方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，所所加加电电场场方方向向竖竖直直向向下下，则则下下列列可行的方法是可行的方法是()图图1A.电场和磁场都不可以电场和磁场都不可以B.电场和磁场都可以电场和磁场都可以C.只能用电场只能用电场 D.只能用磁场只能用磁场答案答案D2.(多多选选)(2017江江苏苏扬扬州州市市高高三三期期末末检检测测)回回旋旋加加速速器器工工作作原原理理示示意意图图如如图图2所所示示，磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场与与盒盒面面垂垂直直
4、，两两盒盒间间的的狭狭缝缝很很小小，粒粒子子穿穿过过的的时时间间可可忽忽略略，它它们们接接在在电电压压为为U、频频率率为为f的的交交流流电电源源上上，若若A处处粒粒子子源源产产生生的的质质子子在在加加速器中被加速，下列说法正确的是速器中被加速，下列说法正确的是()图图2A.若只增大交流电压若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大，则质子获得的最大动能增大B.若只增大交流电压若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短，则质子在回旋加速器中运行时间会变短C.若磁感应强度若磁感应强度B增大，交流电频率增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作必须适当增大才能正常工作D.不不改改变变磁
5、磁感感应应强强度度B和和交交流流电电频频率率f，该该回回旋旋加加速速器器也也能能用用于于加加速速粒子粒子答案答案BC3. (多多选选)(2017盐盐城城三三模模)如如图图3所所示示，圆圆形形区区域域内内有有垂垂直直于于纸纸面面方方向向的的匀匀强强磁磁场场，A、B、C、D是是均均匀匀分分布布在在圆圆上上的的四四个个点点。带带正正电电的的粒粒子子从从A点点以以一一定定的的速速度度对对准准圆圆心心O进进入入磁磁场场，从从D点点离离开磁场，不计粒子的重力。下列说法中正确的是开磁场，不计粒子的重力。下列说法中正确的是()图图3A.只改变粒子的带电性质，粒子在磁场中运动时间不变只改变粒子的带电性质，粒子在
6、磁场中运动时间不变B.只改变粒子进入磁场时速度的方向，粒子仍从只改变粒子进入磁场时速度的方向，粒子仍从D点射出磁场点射出磁场C.只只改改变变粒粒子子进进入入磁磁场场时时速速度度的的方方向向，粒粒子子出出磁磁场场时时速速度度方方向向不不变变D.只只增增大大粒粒子子进进入入磁磁场场时时速速度度的的大大小小，粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动时时间间变变长长答案答案AC图图4答案答案BC1.常见三种临界模型草图常见三种临界模型草图带电粒子在有界匀强磁场中的运动带电粒子在有界匀强磁场中的运动2.分析临界问题时应注意分析临界问题时应注意从从关关键键词词、语语句句找找突突破破口口，审审题题时时一一定定要要抓
7、抓住住题题干干中中“恰恰好好”“”“最最大大”“”“至至少少”“”“不不脱脱离离”等等词词语语，挖挖掘掘其其隐隐藏藏的的规规律律。如：如：(1)刚刚好好穿穿出出磁磁场场边边界界的的条条件件是是带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动的的轨轨迹迹与与边界相切；边界相切；(2)当当速速率率v一一定定时时，弧弧长长(或或弦弦长长)越越长长，圆圆心心角角越越大大，则则带带电电粒子在有界磁场中运动的时间越长；粒子在有界磁场中运动的时间越长；(3)当速率当速率v变化时，圆心角大的，运动时间长；变化时，圆心角大的，运动时间长；(4)直径是圆的最大弦。直径是圆的最大弦。【例例1】 (2017海海门门中中学学)
8、如如图图5所所示示为为一一环环形形磁磁约约束束装装置置的的原原理理图图，圆圆心心为为原原点点O、半半径径为为R0的的圆圆形形区区域域内内有有方方向向垂垂直直xOy平平面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场。一一束束质质量量为为m、电电荷荷量量为为q、动动能能为为E0的的带带正正电电粒粒子子从从坐坐标标为为(0、R0)的的A点点沿沿y负负方方向向射射入入磁磁场场区区域域，粒粒子子全全部部经经过过x轴轴上上的的P点点，方方向向沿沿x轴轴正正方方向向。当当在在环环形形区区域域加加上上方方向向垂垂直直于于xOy平平面面的的匀匀强强磁磁场场时时，上上述述粒粒子子仍仍从从A点点沿沿y轴轴负负方方向向射射入入区区
9、域域，粒粒子子经经过过区区域域后后从从Q点点第第2次次射射入入区区域域，已已知知OQ与与x轴轴正正方方向向成成60。不不计计重重力力和和粒粒子子间间的的相相互互作作用用。求：求：图图5(1)区域区域中磁感应强度中磁感应强度B1的大小；的大小；(2)若若要要使使所所有有的的粒粒子子均均约约束束在在区区域域内内，则则环环形形区区域域中中B2的的大大小小、方向及环形半径方向及环形半径R至少为多大；至少为多大；(3)粒粒子子从从A点点沿沿y轴轴负负方方向向射射入入后后至至再再次次以以相相同同的的速速度度经经过过A点点的的运动周期。运动周期。【变变式式1】 (2017江江苏苏南南京京市市、盐盐城城市市高
10、高三三一一模模)如如图图6所所示示，在在以以O为为圆圆心心的的圆圆形形区区域域内内存存在在垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度为为B0.2 T。AO、CO为为圆圆的的两两条条半半径径，夹夹角角为为120。一一个个质质量量为为m3.21026 kg、电电荷荷量量q1.61019 C的的粒粒子子经经电电场场加加速速后后，从从图图中中A点点沿沿AO进进入入磁磁场场，最最后后以以v1.0105 m/s的速度从的速度从C点离开磁场。不计粒子的重力。求：点离开磁场。不计粒子的重力。求：图图6(1)加速电场的电压；加速电场的电压；(2)粒子在磁场中运动的时间；粒子在磁场中运动的
11、时间；(3)圆形有界磁场区域的半径。圆形有界磁场区域的半径。答案答案(1)1 000 V(2)1.0106s(3)0.058 m1.解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法是解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法是带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动2.带电粒子在组合场中运动的处理方法带电粒子在组合场中运动的处理方法图图7(1)第三象限的电场强度大小及方向；第三象限的电场强度大小及方向；(2)沿水平方向抛出的初速度沿水平方向抛出的初速度v0；(3)为为了了使使所所有有的的小小球球都都能能打打到到y轴轴的的负负半半轴轴，所所加加磁磁场场区区域域的的最最小面积。小面积。答案答案(1)
12、0.1 N/C方向竖直向上方向竖直向上(2)10 m/s (3)0.5 m2【变变式式2】 (2017常常州州模模拟拟)如如图图8所所示示，两两竖竖直直金金属属板板间间电电压压为为U1，两两水水平平金金属属板板的的间间距距为为d。竖竖直直金金属属板板a上上有有一一质质量量为为m、电电荷荷量量为为q的的微微粒粒(重重力力不不计计)从从静静止止经经电电场场加加速速后后，从从另另一一竖竖直直金金属属板板上上的的小小孔孔水水平平进进入入两两水水平平金金属属板板间间并并继继续续沿沿直直线线运运动动。水水平平金金属属板板内内的的匀匀强强磁磁场场及及其其右右侧侧宽宽度度一一定定、高高度度足足够够高高的的匀匀
13、强磁场方向都垂直纸面向里，磁感应强度大小均为强磁场方向都垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B，求：，求：图图8(1)微粒刚进入水平金属板间时的速度大小微粒刚进入水平金属板间时的速度大小v0；(2)两水平金属板间的电压；两水平金属板间的电压；(3)为使微粒不从磁场右边界射出，右侧磁场的最小宽度为使微粒不从磁场右边界射出，右侧磁场的最小宽度D。带电粒子在复合场中的运动的处理方法带电粒子在复合场中的运动的处理方法带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动【例例3】 (2017江江苏苏常常州州市市高高三三期期末末考考试试)如如图图9所所示示，在在xOy平平面面坐坐标标系系中中，x轴轴上上方方存存在
14、在电电场场强强度度E1000 V/m、方方向向沿沿y轴轴负负方方向向的的匀匀强强电电场场；在在x轴轴及及与与x轴轴平平行行的的虚虚线线PQ之之间间存存在在着着磁磁感感应应强强度度为为B2 T、方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，磁磁场场宽宽度度为为d。一一个个质质量量m2108 kg、带带电电量量q1.0105 C的的粒粒子子从从y轴轴上上(0，0.04)的的位位置置以以某某一一初初速速度度v0沿沿x轴轴正正方方向向射射入入匀匀强强电场，不计粒子的重力。电场，不计粒子的重力。图图9(1)若若v0200 m/s，求粒子第一次进入磁场时速度，求粒子第一次进入磁场时速度v的大小和方
15、向；的大小和方向；(2)要要使使以以大大小小不不同同初初速速度度射射入入电电场场的的粒粒子子都都能能经经磁磁场场返返回回，求求磁磁场的最小宽度场的最小宽度d;(3)要使粒子能够经过要使粒子能够经过x轴上轴上100 m处，求粒子入射的初速度处，求粒子入射的初速度v0。【变变式式3】 如如图图10所所示示，空空间间某某区区域域存存在在匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场，电电场场方方向向竖竖直直向向上上(与与纸纸面面平平行行)，磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里，三三个个带带正正电电的的微微粒粒a、b、c电电荷荷量量相相等等，质质量量分分别别为为ma、mb、mc，已已知知在在该该区区域域
16、内内，a在在纸纸面面内内做做匀匀速速圆圆周周运运动动，b在在纸纸面面内内向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动，c在在纸纸面面内内向向左左做做匀匀速速直直线线运运动动。下下列列选选项正确的是项正确的是()图图10A.mambmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma解解析析由由题题意意知知，三三个个带带电电微微粒粒受受力力情情况况：magqE，mbgqEBqv，mcgBqvqE，所所以以mbmamc，故故B正正确确，A、C、D错错误。误。答案答案B中中学学阶阶段段常常见见的的带带电电粒粒子子在在正正交交的的匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场中中运运动动的的几几种种模模型型有有速速度度
17、选选择择器器、回回旋旋加加速速器器、质质谱谱仪仪、磁磁流流体体发发电电机机、霍霍尔尔元元件件、电电磁磁流流量量计计等等。、和和的的共共同同特特征征是是粒粒子子在在其其中中只只受受电电场场力力和和洛洛伦伦兹兹力力作作用用，并并且且最最终终电电场场力力和洛伦兹力平衡。和洛伦兹力平衡。 带电粒子在电磁场中运动与带电粒子在电磁场中运动与现代科技的综合应用现代科技的综合应用解解决决这这类类问问题题思思路路主主要要有有：(1)力力和和运运动动的的关关系系。根根据据带带电电体体所所受受的的力力，运运用用牛牛顿顿第第二二定定律律并并结结合合运运动动学学规规律律求求解解。(2)功功能能关关系系。根根据据场场力力
18、以以及及其其他他外外力力对对带带电电粒粒子子做做功功引引起起的的能能量量变变化化或或全全过过程程中中的的功功能能关关系系解解决决问问题题。这这条条线线索索不不但但适适用用于于均均匀匀场场，也也适适用用于于非均匀场。非均匀场。图图11(1)当当加加速速电电压压U200 V、励励磁磁线线圈圈电电流流强强度度I1 A(方方向向如如图图)时时，求带电粒子在磁场中运动的轨道半径求带电粒子在磁场中运动的轨道半径r；(2)若若仍仍保保持持励励磁磁线线圈圈中中电电流流强强度度I1 A(方方向向如如图图)，为为了了防防止止粒粒子打到玻璃泡上，加速电压子打到玻璃泡上，加速电压U应该满足什么条件；应该满足什么条件；
19、(3)调调节节加加速速电电压压U，保保持持励励磁磁线线圈圈中中电电流流强强度度I1 A，方方向向与与图图中中电电流流方方向向相相反反。忽忽略略粒粒子子束束宽宽度度，粒粒子子恰恰好好垂垂直直打打到到玻玻璃璃泡泡的的边边缘缘上上，并并以以原原速速率率反反弹弹(碰碰撞撞时时间间不不计计)，且且刚刚好好回回到到发发射射点点，则则当当高高度度h为为多多大大时时，粒粒子子回回到到发发射射点点的的时时间间间间隔隔最最短短，并并求求出出这个最短时间。这个最短时间。答案答案(1)0.2 m(2)U162 V(3)0.146 m104 s图图12(1)出射粒子的动能出射粒子的动能Em；(2)粒子从飘入狭缝至动能达到粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间所需的总时间t0；(3)要使飘入狭缝的粒子中有超过要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，能射出，d应满足的条件。应满足的条件。图图13(1)求原本打在求原本打在MN中点中点P的离子质量的离子质量m；(2)为为使使原原本本打打在在P的的离离子子能能打打在在QN区区域域，求求加加速速电电压压U的的调调节节范范围；围；(3)为为了了在在QN区区域域将将原原本本打打在在MQ区区域域的的所所有有离离子子检检测测完完整整，求求需需要调节要调节U的最少次数。的最少次数。(取取lg 20.301，lg 30.477，lg 50.699)
