帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)

關(guān)于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一專題分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題幾乎成為歷年高考的必考內(nèi)容，且多以多過程的綜合計(jì)算題為主，分值較高，能夠突出高考的命題要求，即以能力測(cè)試為主導(dǎo)，考查考生對(duì)所學(xué)相關(guān)課程基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的掌握程度和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問題的能力；該專題涉及的實(shí)際應(yīng)用問題較多，例如磁流體發(fā)電機(jī)、磁流量計(jì)、回旋加速器、質(zhì)譜儀、湯姆生測(cè)電子、霍爾效應(yīng)等，能充分體現(xiàn)高考試題要重視理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，重視對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)考查的要求。第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一熱點(diǎn)展示帶電粒子在電場(chǎng)（加速、偏轉(zhuǎn)）、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的組合及模型的規(guī)律、特點(diǎn)；帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用；帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用；帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)及處理技巧；帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)典型實(shí)例；第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一典型問題點(diǎn)撥（1）一、復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)問題方法點(diǎn)撥：（1）牢牢抓住帶電粒子作直線運(yùn)動(dòng)的條件（2）利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和平衡條件建立方程

典型例題：2006年高考理綜全國(guó)Ⅰ25

2006年高考理綜全國(guó)Ⅰ172005年高考理綜全國(guó)Ⅱ242006年重慶卷242005年上海卷23第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一17（2006年高考理綜全國(guó)Ⅰ）圖1所示，為一“濾速器”的示意圖，ab為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b之間，為了選取特定速率的點(diǎn)子，可以在ab間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子能夠沿水平直線OO’運(yùn)動(dòng)，由O’射出，不計(jì)重力作用，可能達(dá)到上述目的的辦法是:A.a板電勢(shì)必b板電勢(shì)高，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里B.a板電勢(shì)必b板電勢(shì)低，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里C.a板電勢(shì)必b板電勢(shì)高，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外D.a板電勢(shì)必b板電勢(shì)低，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外abOO’第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一24（2005年高考理綜全國(guó)Ⅱ）在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間中取正交坐標(biāo)系oxyz（z軸正方向豎直上），如圖2所示，已知電場(chǎng)方向沿z軸正方向，場(chǎng)強(qiáng)大小是E，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是B，重力加速度為g，問：一質(zhì)量為m、電荷量為q的從原點(diǎn)出發(fā)的質(zhì)點(diǎn)能否在坐標(biāo)軸x、y、z上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)？若能，m、q、E、B、v及g應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系？若不能，說明理由。Oxzy第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一典型問題點(diǎn)撥（2）二、復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題方法點(diǎn)撥：1、受力分析弄清向心力的來源；2、確定圓心畫出軌跡確定物理過程；

典型例題：2006年天津高考理綜Ⅰ2005年高考理綜全國(guó)Ⅲ2004年全國(guó)高考理綜卷四24

第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一例題3在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心，半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖3所示，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場(chǎng)邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿-x軸方向射入磁場(chǎng)，它恰好從磁場(chǎng)邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿+y軸方向飛出，（1）請(qǐng)判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷q/m（2）若磁場(chǎng)的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽’，該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場(chǎng)，但飛出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向相對(duì)于入射方向改變了60°，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B’多大？此次粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t是多少？yxOBAC第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一AB＋－＋－dε倍（1（2006年全國(guó)）如圖所示，電容量為C的平行板電容器的極板A和B水平放置，相距為d，與電動(dòng)勢(shì)為ε、內(nèi)阻可不計(jì)的電源相連。設(shè)兩板之間只有一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球，小球可視為質(zhì)點(diǎn)。已知：若小球與極板發(fā)生碰撞，則碰撞后小球的速度立即變?yōu)榱?，帶電狀態(tài)也立即改變，改變后，小球所帶電荷符號(hào)與該極板相同，電量為極板電量的α倍。不計(jì)帶電小球?qū)O板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的影響。重力加速度為g。（1）欲使小球能夠不斷地在兩板間上下往返運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)至少應(yīng)大于多少？（2）設(shè)上述條件已滿足，在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運(yùn)動(dòng)。求在T時(shí)間內(nèi)小球往返運(yùn)動(dòng)的次數(shù)以及通過電源的總電量。第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一典型問題點(diǎn)撥（3）三、復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的一般曲線運(yùn)動(dòng)方法點(diǎn)撥：1、運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法分析運(yùn)動(dòng)情況2、用能量的觀點(diǎn)建立方程求解典型例題：2004年北京高考理綜212004年北京高考理綜25第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一典型問題點(diǎn)撥（4）四、有邊界復(fù)合場(chǎng)中的臨界問題和跨區(qū)域問題方法點(diǎn)撥：1、分析物理過程是解決問題的前提2、認(rèn)真處理物理過程間的銜接點(diǎn)3、畫出臨界軌跡非常必要典型例題：2004年全國(guó)高考理綜242006年全國(guó)高考理綜252004年天津卷23典型例題第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一如圖所示，在真空環(huán)境下的紙平面內(nèi)，一帶電粒子以某一速度作直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后進(jìn)入以垂直于紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（圖中未畫出磁場(chǎng)區(qū)域），粒子飛出磁場(chǎng)后從上板邊緣平行于板面進(jìn)入兩塊平行的金屬板間，兩金屬板帶等量異種電荷，粒子在兩板間竟偏轉(zhuǎn)后恰能從下極板邊緣飛出，已知帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，其重力不計(jì)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)前的速度大小為v，方向與帶電金屬板成θ=60°角，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電金屬板板長(zhǎng)為l,板間距為d，試解答：（1）上金屬板帶什么電？（2）兩極板間電壓U為多少？（3）圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積多大？vθACDBld第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一vvOABθ第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一（2005年全國(guó)）如圖所示，在x<0與x>0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1與B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙而向里，且B1>B2。一個(gè)帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v沿x軸負(fù)方向射出，要使該粒了經(jīng)過一段時(shí)間后又經(jīng)過O點(diǎn)，B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件?第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期一典型問題點(diǎn)撥（5）五、聯(lián)系實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用問題方法點(diǎn)撥：1、質(zhì)譜儀、磁流體發(fā)電機(jī)、磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)等2、結(jié)合具體問題，建立物理模型求解典型例題：2004