2020高考物理大二輪復(fù)習(xí)課件：專題四-第12講-帶電粒子在組合場、復(fù)合場中的運(yùn)動-

1、第第1212講講帶電粒子在組合場、帶電粒子在組合場、 復(fù)合場中的運(yùn)動復(fù)合場中的運(yùn)動專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷12341.(2019全國卷)如圖,在坐標(biāo)系的第一和第二象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為 B和B、方向均垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子垂直于x軸射入第二象限,隨后垂直于y軸進(jìn)入第一象限,最后經(jīng)過x軸離開第一象限。粒子在磁場中運(yùn)動的時間為()專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷1234答案:

2、B 專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷12342.(2017全國卷)如圖,空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里。三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等,質(zhì)量分別為ma、mb、mc。已知在該區(qū)域內(nèi),a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動,c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動。下列選項(xiàng)正確的是()A.mambmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma答案:B 專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷12343.(2019全國卷)如圖,在直角三角形OP

3、N區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入磁場;一段時間后,該粒子在OP邊上某點(diǎn)以垂直于x軸的方向射出。已知O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),N點(diǎn)在y軸上,OP與x軸的夾角為30,粒子進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)與離開磁場的出射點(diǎn)之間的距離為d,不計(jì)重力。求(1)帶電粒子的比荷;(2)帶電粒子從射入磁場到運(yùn)動至x軸的時間。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷1234專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷12344.(2018全國卷)如圖,從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種

4、離子,由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動,自M點(diǎn)垂直于磁場邊界射入勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1,并在磁場邊界的N點(diǎn)射出;乙種離子在MN的中點(diǎn)射出;MN長為l。不計(jì)重力影響和離子間的相互作用。求(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷1234專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題真題自主診斷1234專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一

5、1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3審題審題兩種帶電粒子均在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動、在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。氘核 的2倍,且二者電荷量相等,根據(jù)二者的初動能相等可求類平拋運(yùn)動初速度的關(guān)系;再根據(jù)類平拋運(yùn)動的規(guī)律可求粒子進(jìn)入磁場的位置以及進(jìn)入磁場的速度大小和方向;最后根據(jù)粒子在洛倫茲力的作用下在磁場中做勻速圓周運(yùn)動規(guī)律和相關(guān)幾何知識可求粒子第一次離開磁場的位置。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2

6、考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3方法歸納方法歸納帶電粒子在組合場中運(yùn)動的分析思路帶電粒子在電場和磁場的組合場中運(yùn)動,實(shí)際上是將粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn),與在磁場中偏轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動有效組合在一起,有效區(qū)別電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn),尋找兩種運(yùn)動的聯(lián)系和幾何關(guān)系是解題的關(guān)鍵。當(dāng)帶電粒子連續(xù)通過幾個不同的場區(qū)時,粒子的受力情況和運(yùn)動情況也發(fā)生相應(yīng)的變化,其運(yùn)

7、動過程則由幾種不同的運(yùn)動階段組成。具體思維流程如下圖所示。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3對應(yīng)訓(xùn)練對應(yīng)訓(xùn)練1.(2019山東濟(jì)寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測)如圖所示,直角坐標(biāo)系中的第象限中存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,在第象限中存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子,在x軸上的a點(diǎn)以速度v0與x軸負(fù)方向成60角射入磁場,從y=L處的b點(diǎn)沿垂直于y軸方向進(jìn)入電場,并經(jīng)過x軸上x=2L處的c點(diǎn)。不計(jì)粒子重力。求:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)電場強(qiáng)度E的大小;(3)帶電粒子在磁場和電場中的運(yùn)動時間之比。專題一專題一1.2線性

8、規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動例例2(2019廣西桂林調(diào)研)如圖所示,質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的液滴,以速度v沿與水平方向成=45角斜向上進(jìn)入正交的足夠大勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場疊加區(qū)域,電場強(qiáng)度方向水平向右,磁場方向垂直紙面向里,液滴在場區(qū)做直線運(yùn)動。重力加速度為g,試求:(1)電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B各多大?(2)當(dāng)液滴運(yùn)動到某一點(diǎn)A時,電場方向突然變?yōu)樨Q直向上,大小不改變,不考慮因電場變化而產(chǎn)生的磁場的影響,此時液滴加速度多少?(3

9、)在滿足(2)的前提下,液滴從A點(diǎn)到達(dá)與A點(diǎn)位于同一水平線上的B點(diǎn)(圖中未畫出)所用的時間。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3方法歸納方法歸納解答帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題的兩點(diǎn)技巧(1)帶電粒子在重力場、電場和磁場的疊加場中做直線運(yùn)動,重力、電場力和洛倫茲力一定相互平衡,因此可利用平衡條件解題。(2)帶電粒子在重力場、電場和磁場的疊加場中做勻速圓周運(yùn)動時,帶電粒子的電場力和重力一定相互平衡,只有洛倫茲力提供向心力。專題一專題一1.2線

10、性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3對應(yīng)訓(xùn)練對應(yīng)訓(xùn)練2.(2019山東鄆城高三模擬)如圖所示,ABCD矩形區(qū)域內(nèi)存在互相垂直的有界勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的疊加場。有一質(zhì)量為m、帶電荷量大小為q的小球在光滑絕緣的水平面上,從靜止開始經(jīng)電壓為U的電場加速后,水平進(jìn)入ABCD區(qū)域中,恰能在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,且從B點(diǎn)射出,已知AB長度為 L,AD長度為L,求:(1)小球帶何種電荷及進(jìn)入疊加場時的速度大小;(2)小球在疊加場中做圓周運(yùn)動的軌跡半徑;(3)小球在疊加場中運(yùn)動的時間。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突

11、破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3解析:(1)小球在電場、磁場和重力場的疊加場中做勻速圓周運(yùn)動,且從B點(diǎn)射出,根據(jù)左手定則可知小球帶負(fù)電荷。(2)設(shè)小球做圓周運(yùn)動的軌跡半徑為r,由幾何關(guān)系得:解得:r=2L。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3(3)由(2)知小球在疊加場中做圓周運(yùn)動對應(yīng)的圓心角滿足:專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)33.如圖,光滑水平桌面上有一個矩形區(qū)域abcd,bc長度為2L,cd長度為1.5L,e、f分別為ad、bc的中點(diǎn)。efcd區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)

12、強(qiáng)度為B;質(zhì)量為m、電荷量為+q的絕緣小球A靜止在磁場中f點(diǎn)。abfe區(qū)域存在沿bf方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為 ;質(zhì)量為km的不帶電絕緣小球P,以大小為 的初速度沿bf方向運(yùn)動。小球P與A發(fā)生彈性正碰,A的電量保持不變,P、A均可視為質(zhì)點(diǎn)。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3(1)求碰撞后A球的速度大小;(2)若A從ed邊離開磁場,求k的最大值;(3)若A從ed邊中點(diǎn)離開磁場,求k的可能值和A在磁場中運(yùn)動的最長時間。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)

13、劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3帶電粒子在交變電磁場中的運(yùn)動例例3如圖甲所示,虛線MN的左側(cè)空間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(上、下及左側(cè)無邊界)。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(視為質(zhì)點(diǎn)),以大小為v0的水平初速度沿PQ向右做直線運(yùn)動。若小球剛經(jīng)過D點(diǎn)時(t=0),在

14、電場所在空間疊加如圖乙所示隨時間周期性變化、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,使得小球再次通過D點(diǎn)時的速度方向與PQ連線成60角(如圖甲)。已知D、Q間的距離為( +1)L,t0小于小球在磁場中做圓周運(yùn)動的周期,重力加速度大小為g。專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3(1)求電場強(qiáng)度E的大小;(2)求t0與t1的比值;(3)小球過D點(diǎn)后將做周期性運(yùn)動,當(dāng)小球運(yùn)動的周期最大時,求此時磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0及運(yùn)動的最大周期Tm。審題審題專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3專題一專題一1.2線

15、性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3(3)當(dāng)小球運(yùn)動的周期最大時,其運(yùn)動軌跡應(yīng)與MN相切,小球運(yùn)動一個周期的軌跡如圖(b)所示,圖(b) 專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3方法歸納方法歸納解答帶電粒子在交變電磁場中的運(yùn)動問題的基本思路專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3對應(yīng)訓(xùn)練對應(yīng)訓(xùn)練4.(2019山東肥城模擬)如圖甲所示,在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時間周期性變化的磁場和電場,變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向、沿y軸正方向電場強(qiáng)度為正)。在t=0時刻由原點(diǎn)O發(fā)射初速度大小為v0,方向沿y軸正方向的帶負(fù)電粒子。已知v0、t0、B0,粒子的比荷為 ,不計(jì)粒子的重力。求:專題一專題一1.2線性規(guī)劃題專項(xiàng)練線性規(guī)劃題專項(xiàng)練核心知識考點(diǎn)精題高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3(1)t=t0時,