《江苏专用2017届高考物理二轮复习专题三电场和磁场第2讲带电粒子在复合场中的运动课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏专用2017届高考物理二轮复习专题三电场和磁场第2讲带电粒子在复合场中的运动课件（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲带电粒子在复合场中的运动图图1A.霍霍尔尔元件前表面的元件前表面的电势低于后表面低于后表面B.若若电源的正源的正负极极对调，电压表将反偏表将反偏C.IH与与I成正比成正比D.电压表的示数与表的示数与RL消耗的消耗的电功率成正比功率成正比答案答案CD图图2(1)求原本打在求原本打在MN中点中点P的离子的离子质量量m；(2)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，求求加加速速电压U的的调节范范围；(3)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测完完整整，求求需需要要调节U的的最最少少次次数数。(取取lg 20.301，lg 30.47
2、7，lg 50.699)图图3(1)出射粒子的出射粒子的动能能Em；(2)粒子从粒子从飘入狭入狭缝至至动能达到能达到Em所需的所需的总时间t0；(3)要使要使飘入狭入狭缝的粒子中有超的粒子中有超过99%能射出，能射出，d应满足的条件。足的条件。考考 情情 分分 析析带电粒粒子子在在复复合合场中中的的运运动是是高高考考的的重重点点和和热点点，如如在在复复合合场中中的的直直线运运动以以及及依依次次通通过电场和和磁磁场的的运运动，题目目与与共共点点力力平平衡衡、牛牛顿运运动定定律律、能能量量守守恒恒、动能能定定理理、圆周周运运动等等联系系在在一一起起，且且多多与与实际问题相相结合合，主主要要考考查学
3、学生生分分析析问题的的能能力力、综合合能能力和利用数学方法解决力和利用数学方法解决问题的能力，的能力，题目目综合性合性强强、难度大。度大。201420152016带电粒子在复合场中的运动T9：霍尔元件T15：带电粒子在电磁场中的运动T15：回旋加速器带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动规 律律 方方 法法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1.如如图4所所示示，在在直直角角坐坐标系系xOy平平面面内内有有一一矩矩形形区区域域MNPQ，矩矩形形区区域域内内有有水水平平向向右右的的匀匀强强电场，场强强为E；在在y0的的区区域域内内有有垂垂直直于于坐坐标平平面
4、面向向里里的的匀匀强强磁磁场，半半径径为R的的光光滑滑绝缘空空心心半半圆管管ADO固固定定在在坐坐标平平面面内内，半半圆管管的的一一半半处于于电场中中，圆心心O1为MN的的中中点点，直直径径AO垂垂直直于于水水平平虚虚线MN。一一质量量为m、电荷荷量量为q的的带电粒粒子子(重重力力不不计)从从半半圆管管的的O点点由由静静止止释放放，进入入管管内内后后从从A点点穿穿出出恰恰能能在在磁磁场中中做做半半径径为R的的匀匀速速圆周周运运动，当当粒粒子子再再次次进入入矩矩形形区区域域MNPQ时立立即即撤撤去去磁磁场，此此后后粒粒子子恰恰好好从从QP的中点的中点C离开离开电场。求：。求：精精 典典 题 组图
5、图4(1)匀匀强强磁磁场的磁感的磁感应强强度度B的大小；的大小；(2)矩形区域的矩形区域的长度度MN和和宽度度MQ应满足的条件？足的条件？(3)粒子从粒子从A点运点运动到到C点的点的时间。2.如如图5所所示示的的平平行行板板器器件件中中，存存在在相相互互垂垂直直的的匀匀强强磁磁场和和匀匀强强电场，磁磁场的的磁磁感感应强强度度B10.20 T，方方向向垂垂直直纸面面向向里里，电场强强度度E11.0105 V/m，PQ为板板间中中线。紧靠靠平平行行板板右右侧边缘xOy坐坐标系系的的第第一一象象限限内内，有有一一边界界线AO，与与y轴的的夹角角AOy45，边界界线的的上上方方有有垂垂直直纸面面向向外
6、外的的匀匀强强磁磁场，磁磁感感应强强度度B20.25 T，边界界线的的下下方方有有竖直直向向上上的的匀匀强强电场，电场强强度度E25.0105 V/m。一一束束带电荷荷量量q8.01019 C、质量量m8.01026 kg的的正正离离子子从从P点点射射入入平平行行板板间，沿沿中中线PQ做做直直线运运动，穿穿出出平平行行板板后后从从y轴上上坐坐标为(0，0.4 m)的的Q点点垂垂直直y轴射射入入磁磁场区区，多次穿越多次穿越边界界线OA。求：。求：图图5(1)离子运离子运动的速度；的速度；(2)离子从离子从进入磁入磁场到第二次穿越到第二次穿越边界界线OA所需的所需的时间。答案答案(1)5.0105
7、 m/s(2)8.28107 s带电粒子在叠加复合场中的运动带电粒子在叠加复合场中的运动规 律律 方方 法法 关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题精精 典典 题 组图图6(1)粒子粒子a第一次在第第一次在第、象限复合象限复合场中运中运动的的时间之比；之比；(2)粒子粒子b在第在第象限内复合象限内复合场中运中运动的的轨迹半径。迹半径。解解析析(1)粒粒子子a进进入入复复合合场场区区中中，电电场场力力和和重重力力平平衡衡，qEmg，粒粒子子a在在第第象象限限做做匀匀速速圆圆周周运运动动，画画出出粒粒子子a的的运运动动轨轨迹迹，如如图图所示，所示，答案答案
8、(1)14(2)4l图图7(1)小球做匀速直小球做匀速直线运运动的速度的速度v的大小和方向；的大小和方向；(2)从从撤撤掉掉磁磁场到到小小球球再再次次穿穿过P点点所所在在的的这条条电场线经历的的时间t。解解析析(1)小小球球匀匀速速直直线线运运动动时时受受力力如如图图，其其所所受受的的三三个个力力在在同同一一平面内，合力为零，有平面内，合力为零，有(2)解解法法一一撤撤去去磁磁场场，小小球球在在重重力力与与电电场场力力的的合合力力作作用用下下做做类类平平抛运动，如图所示，设其加速度为抛运动，如图所示，设其加速度为a，有，有答案答案(1)20 m/s与与电场方向成方向成60角斜向上角斜向上(2)
9、3.5 s带电粒子在电磁场中的运动与现代科技的综合带电粒子在电磁场中的运动与现代科技的综合规 律律 方方 法法模型选择是解题前提，受力分析是解题方法模型选择是解题前提，受力分析是解题方法中中学学阶段段常常见的的带电粒粒子子在在正正交交的的匀匀强强电场和和匀匀强强磁磁场中中运运动的的几几种种模模型型有有速速度度选择器器、回回旋旋加加速速器器、质普普仪、磁磁流流体体发电机机、霍霍尔尔元元件件、电磁磁流流量量计等等。、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场力力和和洛洛伦兹力力作作用用，并并且且最最终电场力力和洛和洛伦兹力平衡。力平衡。1.如如图8所所示示，长方方体体玻玻璃璃水水
10、槽槽中中盛盛有有NaCl的的水水溶溶液液，在在水水槽槽左左、右右侧壁壁内内侧各各装装一一导体体片片，使使溶溶液液中中通通入入沿沿x轴正正向向的的电流流I，沿沿y轴正正向向加加恒恒定定的的匀匀强强磁磁场B。图中中a、b是是垂垂直直于于z轴方向上水槽的前后两内方向上水槽的前后两内侧面，面，则()精精 典典 题 组图图8A.a处电势高于高于b处电势B.a处离子离子浓度大于度大于b处离子离子浓度度C.溶液的上表面溶液的上表面电势高于下表面的高于下表面的电势D.溶液的上表面溶液的上表面处的离子的离子浓度大于下表面度大于下表面处的离子的离子浓度度答案答案B2.(2016全全国国卷卷，15)现代代质谱仪可可
11、用用来来分分析析比比质子子重重很很多多倍倍的的离离子子，其其示示意意图如如图9所所示示，其其中中加加速速电压恒恒定定。质子子在在入入口口处从从静静止止开开始始被被加加速速电场加加速速，经匀匀强强磁磁场偏偏转后后从从出出口口离离开开磁磁场。若若某某种种一一价价正正离离子子在在入入口口处从从静静止止开开始始被被同同一一加加速速电场加加速速，为使使它它经匀匀强强磁磁场偏偏转后后仍仍从从同同一一出出口口离离开开磁磁场，需需将将磁磁感感应强强度度增增加加到到原原来来的的12倍倍。此此离离子子和和质子子的的质量量比比约为()图图9A.11 B.12 C.121 D.144答案答案D3.(多多选选)如如图1
12、0所所示示为磁磁流流体体发电机机的的原原理理图。金金属属板板M、N之之间的的距距离离为d20 cm，磁磁场的的磁磁感感应强强度度大大小小为B5 T，方方向向垂垂直直纸面面向向里里。现将将一一束束等等离离子子体体(即即高高温温下下电离离的的气气体体，含含有有大大量量带正正电和和带负电的的微微粒粒，整整体体呈呈中中性性)从从左左侧喷射射入入磁磁场，发现在在M、N两两板板间接接入入的的额定定功功率率为P100 W的的灯灯泡泡正正常常发光光，且且此此时灯灯泡泡电阻阻为R100 ，不不计离离子子重重力力和和发电机机内内阻阻，且且认为离子均离子均为一价离子，一价离子，则下列下列说法中正确的是法中正确的是(
13、)图图10A.金属板金属板M上聚集上聚集负电荷，金属板荷，金属板N上聚集正上聚集正电荷荷B.该发电机的机的电动势为100 VC.离子从左离子从左侧喷射入磁射入磁场的初速度大小的初速度大小为103 m/sD.每秒每秒钟有有6.251018个离子打在金属板个离子打在金属板N上上答案答案BD高频考点高频考点七七对称思维法在复合场中的应用对称思维法在复合场中的应用1.对称思维法常见的应用对称思维法常见的应用(1)运运动动的的对对称称性性，如如竖竖直直上上抛抛运运动动中中物物体体向向上上、向向下下运运动动的的两过程中同位置处速度大小相等，加速度相等；两过程中同位置处速度大小相等，加速度相等；(2)结结构
14、构的的对对称称性性，如如均均匀匀带带电电的的圆圆环环，在在其其圆圆心心处处产产生生的的场场强为零；强为零；(3)几几何何关关系系的的对对称称性性，如如粒粒子子从从某某一一直直线线边边界界射射入入磁磁场场，再再从同一边界射出磁场时，速度与边界的夹角相等；从同一边界射出磁场时，速度与边界的夹角相等；(4)场场的的对对称称性性，等等量量同同种种、异异种种电电荷荷形形成成的的场场具具有有对对称称性性；电电流流周周围围的的磁磁场场，条条形形磁磁铁铁和和通通电电螺螺线线管管周周围围的的磁磁场场等等都都具具有有对称性。对称性。2.用对称性解题的关键用对称性解题的关键分分析析问问题题时时抓抓住住事事物物在在某
15、某一一方方面面的的对对称称性性，例例如如对对称称的的运运动动、对对称称的的结结构构、对对称称的的作作用用力力、对对称称的的几几何何关关系系、对对称称的的电电路路等等。利利用用对对称称法法分分析析解解决决物物理理问问题题，可可以以避避免免复复杂杂的的数数学学演演算算和和推推导导，直直接接抓抓住住问问题题的的实实质质，快快速速简便地求解问题。简便地求解问题。【典典例例】 如如图11所所示示，在在x轴上上方方存存在在匀匀强强磁磁场，磁磁感感应强强度度为B，方方向向垂垂直直纸面面向向里里。在在x轴下下方方存存在在匀匀强强电场，方方向向竖直直向向上上。一一个个质量量为m、电荷荷量量为q、重重力力不不计的
16、的带正正电粒粒子子从从y轴上上的的a(0，h)点点沿沿y轴正正方方向向以以某某初初速速度度开开始始运运动，一一段段时间后后，粒粒子子与与x轴正正方方向向成成45进入入电场，经过y轴的的b点点时速速度度方方向向恰恰好与好与y轴垂直。求：垂直。求：图图11(1)粒子在磁粒子在磁场中运中运动的的轨道半径道半径r和速度大小和速度大小v1；(2)匀匀强强电场的的电场强强度大小度大小E；(3)粒子从开始到第三次粒子从开始到第三次经过x轴的的时间t总。解解析析(1)根根据据题题意意可可知知，大大致致画画出出粒粒子子在在复复合合场场中中的的运运动动轨轨迹迹，如图所示：如图所示：变式变式1改变释放点的位置改变释
17、放点的位置将将【典典例例】中中的的带电粒粒子子在在a(2h，2h)点点由由静静止止释放放，粒粒子子第第二二次次经过x轴时恰好恰好过坐坐标原点原点O。求：。求：图图12(1)匀匀强强电场的的电场强强度大小度大小E；(2)粒子从开始运粒子从开始运动到第五次到第五次经过x轴时的的时间t。解析解析(1)粒子运动轨迹如图所示：粒子运动轨迹如图所示：变式变式2改变电场方向改变电场方向将将【典典例例】中中x轴下下方方的的匀匀强强电场方方向向改改成成与与x轴负方方向向成成45角角，如如图13所所示示，粒粒子子仍仍从从a(0，h)点点释放放，一一段段时间后后若若粒粒子子沿沿平平行行电场线方向方向进入入电场，且粒
18、子沿，且粒子沿电场线移移动的最大距离的最大距离为h，求：，求：图图13(1)匀匀强强电场的的电场强强度大小度大小E；(2)粒子从开始到第三次粒子从开始到第三次经过x轴的的时间t。解析解析(1)带电粒子运动轨迹如图所示：带电粒子运动轨迹如图所示：反思总结反思总结1.运动过程的分解方法运动过程的分解方法(1)以以“场场”的边界将带电粒子的运动过程分段；的边界将带电粒子的运动过程分段；(2)分分析析每每段段运运动动带带电电粒粒子子的的受受力力情情况况和和初初速速度度，判判断断粒粒子子的的运动性质；运动性质；(3)建建立立联联系系：前前、后后两两段段运运动动的的关关联联为为带带电电粒粒子子过过关关联联点点时时的速度；的速度；(4)分段求解：根据题设条件，选择计算顺序。分段求解：根据题设条件，选择计算顺序。2.周期性和对称性的应用周期性和对称性的应用相相邻邻场场问问题题大大多多具具有有周周期期性性和和对对称称性性，解解题题时时一一是是要要充充分分利利用用其其特特点点画画出出带带电电粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹，以以帮帮助助理理顺顺物物理理过过程程，如如本本题；二是要注意周期性和对称性对运动时间的影响。题；二是要注意周期性和对称性对运动时间的影响。
