2020高考物理大二輪復習課件：專題四-第12講-帶電粒子在組合場、復合場中的運動-(40頁PPT)

1、第12講帶電粒子在組合場、 復合場中的運動第1頁，共40頁。第2頁，共40頁。12341.(2019全國卷)如圖,在坐標系的第一和第二象限內(nèi)存在磁感應強度大小分別為 B和B、方向均垂直于紙面向外的勻強磁場。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。粒子在磁場中運動的時間為()第3頁，共40頁。1234答案:B 第4頁，共40頁。12342.(2017全國卷)如圖,空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場,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

2、該區(qū)域內(nèi),a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動,b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動,c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動。下列選項正確的是()A.mambmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma答案:B 第5頁，共40頁。12343.(2019全國卷)如圖,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁感應強度大小為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邊上某點以垂直于x軸的方向射出。已知O點為坐標原點,N點在y軸上,OP與x軸的夾角為30,粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d,不計重力。求(1)帶電粒子的比荷;(2)帶

3、電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間。第6頁，共40頁。1234第7頁，共40頁。12344.(2018全國卷)如圖,從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子,由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運動,自M點垂直于磁場邊界射入勻強磁場,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點射出;乙種離子在MN的中點射出;MN長為l。不計重力影響和離子間的相互作用。求(1)磁場的磁感應強度大小;(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。第8頁，共40頁。1234第9頁，共40頁。1234第10頁，共40頁?？键c1考點2考點3第11頁，共40頁。考點1考點2考點3審題兩種帶電

4、粒子均在勻強電場中做類平拋運動、在勻強磁場中做勻速圓周運動。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動初速度的關(guān)系;再根據(jù)類平拋運動的規(guī)律可求粒子進入磁場的位置以及進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。第12頁，共40頁。考點1考點2考點3第13頁，共40頁。考點1考點2考點3第14頁，共40頁?？键c1考點2考點3第15頁，共40頁?？键c1考點2考點3第16頁，共40頁。考點1考點2考點3方法歸納帶電粒子在組合場中運動的分析思路帶電粒子在電場和磁場的組合場中運動,實際上是將粒子在電場

5、中的加速與偏轉(zhuǎn),與在磁場中偏轉(zhuǎn)兩種運動有效組合在一起,有效區(qū)別電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn),尋找兩種運動的聯(lián)系和幾何關(guān)系是解題的關(guān)鍵。當帶電粒子連續(xù)通過幾個不同的場區(qū)時,粒子的受力情況和運動情況也發(fā)生相應的變化,其運動過程則由幾種不同的運動階段組成。具體思維流程如下圖所示。第17頁，共40頁?？键c1考點2考點3對應訓練1.(2019山東濟寧實驗中學檢測)如圖所示,直角坐標系中的第象限中存在沿y軸負方向的勻強電場,在第象限中存在垂直紙面向外的勻強磁場。一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子,在x軸上的a點以速度v0與x軸負方向成60角射入磁場,從y=L處的b點沿垂直于y軸方向進入電場,并經(jīng)過x軸上x=2L處的c點

6、。不計粒子重力。求:(1)磁感應強度B的大小;(2)電場強度E的大小;(3)帶電粒子在磁場和電場中的運動時間之比。第18頁，共40頁?？键c1考點2考點3第19頁，共40頁?？键c1考點2考點3帶電粒子在復合場中的運動例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角斜向上進入正交的足夠大勻強電場和勻強磁場疊加區(qū)域,電場強度方向水平向右,磁場方向垂直紙面向里,液滴在場區(qū)做直線運動。重力加速度為g,試求:(1)電場強度E和磁感應強度B各多大?(2)當液滴運動到某一點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

7、滴加速度多少?(3)在滿足(2)的前提下,液滴從A點到達與A點位于同一水平線上的B點(圖中未畫出)所用的時間。第20頁，共40頁?？键c1考點2考點3第21頁，共40頁。考點1考點2考點3方法歸納解答帶電粒子在復合場中的運動問題的兩點技巧(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。第22頁，共40頁?？键c1考點2考點3對應訓練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

8、強電場和勻強磁場的疊加場。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,水平進入ABCD區(qū)域中,恰能在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運動,且從B點射出,已知AB長度為 L,AD長度為L,求:(1)小球帶何種電荷及進入疊加場時的速度大小;(2)小球在疊加場中做圓周運動的軌跡半徑;(3)小球在疊加場中運動的時間。第23頁，共40頁?？键c1考點2考點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動,且從B點射出,根據(jù)左手定則可知小球帶負電荷。(2)設小球做圓周運動的軌跡半徑為r,由幾何關(guān)系得:解得:r=2L。第24頁，共40頁?？键c1考點2考點

9、3(3)由(2)知小球在疊加場中做圓周運動對應的圓心角滿足:第25頁，共40頁。考點1考點2考點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。efcd區(qū)域存在豎直向下的勻強磁場,磁感應強度為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。abfe區(qū)域存在沿bf方向的勻強電場,電場強度為 ;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。第26頁，共40頁。考點1考點2考點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

10、值;(3)若A從ed邊中點離開磁場,求k的可能值和A在磁場中運動的最長時間。第27頁，共40頁?？键c1考點2考點3第28頁，共40頁?？键c1考點2考點3第29頁，共40頁。考點1考點2考點3第30頁，共40頁?？键c1考點2考點3第31頁，共40頁?？键c1考點2考點3帶電粒子在交變電磁場中的運動例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),以大小為v0的水平初速度沿PQ向右做直線運動。若小球剛經(jīng)過D點時(t=0),在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磁場,使得小球再次通過D點時的速度

11、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動的周期,重力加速度大小為g。第32頁，共40頁?？键c1考點2考點3(1)求電場強度E的大小;(2)求t0與t1的比值;(3)小球過D點后將做周期性運動,當小球運動的周期最大時,求此時磁感應強度的大小B0及運動的最大周期Tm。審題第33頁，共40頁?？键c1考點2考點3第34頁，共40頁?？键c1考點2考點3(3)當小球運動的周期最大時,其運動軌跡應與MN相切,小球運動一個周期的軌跡如圖(b)所示,圖(b) 第35頁，共40頁?？键c1考點2考點3方法歸納解答帶電粒子在交變電磁場中的運動問題的基本思路第36頁，共40頁。考點1考點2考點3對應訓練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強度的正方向、沿y軸正方向電場強度為正)。在t=0時刻由原點O發(fā)射初速度大小為v0,方向沿y軸正方向的帶負電粒子。已知v0、t0、B0,粒子的比荷為 ,不計粒子的重力。求:第37頁，共40頁。考點1考點2考點3(1)t=t0時,粒子的位置坐標;(2)