【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第8章第三節(jié) 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 大綱人教

第三節(jié)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．復(fù)合場(chǎng)：電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)并存或兩種場(chǎng)并存，或分區(qū)域并存．粒子在復(fù)合場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)要考慮__________、__________和重力作用．2．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分類(1)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力_______時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動(dòng)．靜電力洛倫茲力為零(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的______與__________大小相等、方向相反時(shí)，帶電粒子在__________的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(3)非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線．重力電場(chǎng)力洛倫茲力二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析1．速度選擇器(如圖8－3－1)圖8－3－1(1)平行板間電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相_____．這種裝置能把具有一定_____的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器．垂直速度qvB2．磁流體發(fā)電機(jī)(如圖8－3－2)圖8－3－2(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把___能直接轉(zhuǎn)化為____能．(2)根據(jù)左手定則，如圖中的B板是發(fā)電機(jī)_____．(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等離子體速度為v，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差U＝_______.電正極Bdv內(nèi)3．電磁流量計(jì)(1)如圖8－3－3所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體流過導(dǎo)管．圖8－3－3洛倫茲力電勢(shì)差平衡4．霍爾效效應(yīng)在勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)中放放置一個(gè)個(gè)矩形截截面的載載流導(dǎo)體體，當(dāng)磁磁場(chǎng)方向向與電流流方向垂垂直時(shí)，，導(dǎo)體在在與磁場(chǎng)場(chǎng)、電流流方向都都垂直的的方向上上出現(xiàn)了了_______．這個(gè)現(xiàn)現(xiàn)象稱為為霍爾效效應(yīng)，所所產(chǎn)生的的電勢(shì)差差稱為___________或霍爾電電壓，其其原理如如圖8－3－4所示．電勢(shì)差霍爾電勢(shì)勢(shì)差圖8－3－4特別提示示：分析帶電電粒子在在復(fù)合場(chǎng)場(chǎng)中的運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，，如果沒沒有明確確指出，，則對(duì)于于微觀粒粒子如電電子、質(zhì)質(zhì)子、α粒子、離離子等其其重力可可忽略不不計(jì)；對(duì)對(duì)于實(shí)際際物體，，如帶電電小球、、液滴、、金屬塊塊等一般般應(yīng)考慮慮重力．．課堂互動(dòng)講練一、電偏偏轉(zhuǎn)和磁磁偏轉(zhuǎn)的的比較電

偏

轉(zhuǎn)磁

偏

轉(zhuǎn)受力特征F電＝qE恒力F洛＝qvB變力運(yùn)動(dòng)性質(zhì)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡即時(shí)應(yīng)用用(即時(shí)突破破，小試試牛刀)1．(2011年撫順六六校聯(lián)合合體模擬擬)如圖8－3－5所示，一一帶電粒粒子以某某一速度度在豎直直平面內(nèi)內(nèi)做勻速速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)經(jīng)過一段段時(shí)間后后進(jìn)入一一垂直于于紙面向向里、磁磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度為B的最小小的圓圓形勻勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)區(qū)區(qū)域(圖中未未畫出出磁場(chǎng)場(chǎng)區(qū)域域)，粒子子飛出出磁場(chǎng)場(chǎng)后垂垂直電電場(chǎng)方方向進(jìn)進(jìn)入寬寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)，電電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度大大小為為E，方向向豎直直向上上．當(dāng)當(dāng)粒子子穿出出電場(chǎng)場(chǎng)時(shí)速速率變變?yōu)樵瓉淼牡谋叮阎獛щ婋娏Ｗ幼拥馁|(zhì)質(zhì)量為為m，電荷荷量為為q，重力力不計(jì)計(jì)．粒粒子進(jìn)進(jìn)入磁磁場(chǎng)前前的速速度與與水平平方向向成θ＝60°°角．試試回答答：圖8－3－5(1)粒子帶帶什么么電？？(2)帶電粒粒子在在磁場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)速度度多大大？(3)該最小小的圓圓形磁磁場(chǎng)區(qū)區(qū)域的的面積積為多多大？？(3)如圖所示，，帶電粒子子在磁場(chǎng)中中所受洛倫倫茲力提供供向心力，，設(shè)粒子在在磁場(chǎng)中做做圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)的半徑為為R，圓形磁場(chǎng)場(chǎng)區(qū)域的半半徑為r，則：答案：見解解析二、帶電粒粒子在復(fù)合合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)動(dòng)的一般思思路1．帶電粒子子在復(fù)合場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的的分析方法法和一般思思路(1)弄清復(fù)合場(chǎng)場(chǎng)的組成，，一般有磁磁場(chǎng)、電場(chǎng)場(chǎng)的復(fù)合，，磁場(chǎng)、重重力場(chǎng)的復(fù)復(fù)合，磁場(chǎng)場(chǎng)、電場(chǎng)、、重力場(chǎng)三三者的復(fù)合合．(2)正確受力分分析，除重重力、彈力力、摩擦力力外要特別別注意靜電電力和磁場(chǎng)場(chǎng)力的分析析．(3)確定帶電粒粒子的運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀態(tài)，注注意運(yùn)動(dòng)情情況和受力力情況的結(jié)結(jié)合．(4)對(duì)于粒子連連續(xù)通過幾幾個(gè)不同情情況的場(chǎng)的的問題，要要分階段進(jìn)進(jìn)行處理．．(5)畫出粒子運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡，，靈活選擇擇不同的運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律．．①當(dāng)帶電粒粒子在復(fù)合合場(chǎng)中做勻勻速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，根根據(jù)受力平平衡列方程程求解．②當(dāng)帶電粒粒子在復(fù)合合場(chǎng)中做勻勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)應(yīng)用牛頓定定律結(jié)合圓圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)規(guī)律求解．．③當(dāng)帶電粒粒子做復(fù)雜雜曲線運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，一般般用動(dòng)能定定理或能量量守恒定律律求解．④對(duì)于臨界界問題，注注意挖掘隱隱含條件．．2．復(fù)合場(chǎng)中中粒子重力力是否考慮慮的三種情情況(1)對(duì)于微觀粒粒子，如電電子、質(zhì)子子、離子等等，因?yàn)槠淦渲亓σ话惆闱闆r下與與電場(chǎng)力或或磁場(chǎng)力相相比太小，，可以忽略略；而對(duì)于于一些實(shí)際際物體，如如帶電小球球、液滴、、金屬塊等等一般應(yīng)當(dāng)當(dāng)考慮其重重力．(2)在題目中有明明確說明是否否要考慮重力力的，這種情情況比較正規(guī)規(guī)，也比較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單．(3)不能直接判斷斷是否要考慮慮重力的，在在進(jìn)行受力分分析與運(yùn)動(dòng)分分析時(shí)，要由由分析結(jié)果確確定是否要考考慮重力．3．各種場(chǎng)力的的特點(diǎn)(1)重力的大小為為mg，方向豎直向向下，重力做做功與路徑無無關(guān)，重力勢(shì)勢(shì)能的變化總總是與重力做做功相對(duì)應(yīng)．．(2)電場(chǎng)力與電荷荷的性質(zhì)及電電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)關(guān)，電場(chǎng)力做做功與路徑無無關(guān)，電勢(shì)能能的變化總是是與電場(chǎng)力做做功相對(duì)應(yīng)．．(3)洛倫茲力的大大小F＝qvB，其方向與速速度方向垂直直，所以洛倫倫茲力不做功功．特別提醒：(1)全面正確地分分析帶電粒子子的受力和運(yùn)運(yùn)動(dòng)特征是解解題的前提，，尤其是電場(chǎng)場(chǎng)力和洛倫茲茲力的分析，，特別要注意意洛倫茲力要要隨帶電粒子子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的的變化而改變變．(2)注意重力、電電場(chǎng)力做功與與路徑無關(guān)，，洛倫茲力始始終和運(yùn)動(dòng)方方向垂直、永永不做功．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小小試牛刀)2．如圖8－3－6所示，豎直平平面xOy內(nèi)存在水平向向右的勻強(qiáng)電電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大大小E＝10N/C，在y≥0的區(qū)域內(nèi)還存存在垂直于坐坐標(biāo)平面向里里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度大小B＝0.5T，一帶電荷量量q＝＋0.2C、質(zhì)量m＝0.4kg的小球由長(zhǎng)l＝0.4m的細(xì)線懸掛于于P點(diǎn)，小球可視視為質(zhì)點(diǎn)．現(xiàn)現(xiàn)將小球拉至至水平位置A無初速釋放，，小球運(yùn)動(dòng)到到懸點(diǎn)P正下方的坐標(biāo)標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)，懸線突然然斷裂，此后后小球又恰好好能通過O點(diǎn)正下方的N點(diǎn)．(g＝10m/s2)求：圖8－3－6(1)小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大小；(3)ON間的距離．答案：(1)2m/s(2)8.2N(3)3.2m經(jīng)典題型探究題型一帶電粒子在“組合場(chǎng)”中的運(yùn)動(dòng)(2009年高考全國(guó)卷卷Ⅱ)如圖8－3－7所示，在寬度度分別為l1和l2的兩個(gè)毗鄰的的條形區(qū)域中中分別有勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)場(chǎng)方向垂直于于紙面向里，，電場(chǎng)方向與與電、磁場(chǎng)分分界線平行向向右．一帶正正電荷的粒子子以速率v從磁場(chǎng)區(qū)域上上邊界的P點(diǎn)斜射入磁場(chǎng)場(chǎng)，然后以垂垂直于電、磁磁場(chǎng)分界線的的方向進(jìn)入電電場(chǎng)，最后從從電場(chǎng)邊界上上的Q點(diǎn)射出．例1已知PQ垂直于電場(chǎng)方方向，粒子軌軌跡與電、磁磁場(chǎng)分界線的的交點(diǎn)到PQ的距離為d.不計(jì)重力，求求電場(chǎng)強(qiáng)度與與磁感應(yīng)強(qiáng)度度大小之比以以及粒子在磁磁場(chǎng)與電場(chǎng)中中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之之比．圖8－3－7【思路點(diǎn)撥】粒子在磁場(chǎng)中中做勻速圓周周運(yùn)動(dòng)，結(jié)合合幾何知識(shí)，，確定圓心和和半徑，從而而確定磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度和圓心心角(或時(shí)間間)．粒子子在電電場(chǎng)中中做類類平拋拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，，結(jié)合合平拋拋規(guī)律律可求求得電電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度及及運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)間間．圖8－3－8【答案】見解析析【名師歸歸納】分析組組合場(chǎng)場(chǎng)中粒粒子的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，，應(yīng)分分別分分析粒粒子在在隔離離場(chǎng)中中的受受力情情況及及運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡跡，從從而選選取適適當(dāng)?shù)牡囊?guī)律律列式式求解解，且且要注注意粒粒子在在兩場(chǎng)場(chǎng)交界界處的的關(guān)鍵鍵點(diǎn)．．(2010年高考安安徽理綜綜卷)如圖8－3－9甲所示，，寬度為為d的豎直狹狹長(zhǎng)區(qū)域域內(nèi)(邊界為L(zhǎng)1、L2)，存在垂垂直紙面面向里的的勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)和豎豎直方向向上的周周期性變變化的電電場(chǎng)(如圖乙所所示)，電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度的大大小為E0，E＞0表示電場(chǎng)場(chǎng)方向豎豎直向上上．t＝0時(shí)，一帶帶正電、、質(zhì)量為為m的微粒從從左邊界界上的N1點(diǎn)以水平平速度v射入該區(qū)區(qū)域，沿沿直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后，做做一次完完整的圓圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)，再沿沿直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)到右右邊界上上的N2點(diǎn)．Q為線段N1N2的中點(diǎn)，，重力加加速度為為g.上述d、E0、m、v、g為已知量量．題型二帶電粒子在“復(fù)合場(chǎng)”中的運(yùn)動(dòng)例2(1)求微粒所所帶電荷荷量q和磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度B的大??；；(2)求電場(chǎng)變變化的周周期T；(3)改變寬度度d，使微粒粒仍能按按上述運(yùn)運(yùn)動(dòng)過程程通過相相應(yīng)寬度度的區(qū)域域，求T的最小值值．圖8－3－9圖8－3－10圖8－3－11【方法技巧巧】(1)帶電粒子子在勻強(qiáng)強(qiáng)電場(chǎng)、、磁場(chǎng)及及重力場(chǎng)場(chǎng)中做圓圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，重重力與電電場(chǎng)力平平衡，洛洛倫茲力力提供向向心力；；做直線線運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，三力力平衡；；(2)粒子交替做直直線運(yùn)動(dòng)、圓圓周運(yùn)動(dòng)，要要注意找圓周周運(yùn)動(dòng)的周期期與電場(chǎng)(或磁場(chǎng))變化周期的關(guān)關(guān)系．(滿分樣板15分)在場(chǎng)強(qiáng)為B的水平勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)中，一質(zhì)質(zhì)量為m、帶電荷量為為＋q的小球在O點(diǎn)由靜止釋放放，小球的運(yùn)運(yùn)動(dòng)曲線如圖圖8－3－12所示．已知此此曲線在最低低點(diǎn)的曲率半半徑為該點(diǎn)到到x軸距離的2倍，重力加速速度為g.求：題型三帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的一般曲線運(yùn)動(dòng)例3圖8－3－12(1)小球