高考物理一輪復(fù)習(xí)專題1_8（課件試題）（打包16套）.zip,高考,物理,一輪,復(fù)習(xí),專題,_8,課件,試題,打包,16 專題6帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 一 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 復(fù)合場(chǎng) 1 疊加場(chǎng) 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 重力場(chǎng)共存 或其中某兩種場(chǎng)共存 2 組合場(chǎng) 電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi) 并不重疊或在同一區(qū)域 但電場(chǎng) 磁場(chǎng)一般交替出現(xiàn) 2 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)形式 1 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí) 將處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力大小相等 方向相反時(shí) 帶電粒子在洛倫茲力的作用下 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 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 3 較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化 且與初速度方向不在同一直線上 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 4 分階段運(yùn)動(dòng)帶電粒子可能依次通過幾個(gè)情況不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域 其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域發(fā)生變化 其運(yùn)動(dòng)過程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成 4 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 二 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用舉例1 質(zhì)譜儀 1 構(gòu)造 如圖所示 質(zhì)譜儀由粒子源 加速電場(chǎng) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)和照相底片組成 2 原理 粒子由靜止在加速電場(chǎng)中被加速 根據(jù)動(dòng)能定理可得關(guān)系式qU mv2 粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力偏轉(zhuǎn) 做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 根據(jù)牛頓第二定律得關(guān)系式qvB m 5 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 由以上兩式可得出需要研究的物理量 如粒子軌道半徑 粒子質(zhì)量 比荷 6 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 2 回旋加速器 1 構(gòu)造 如圖所示 D1 D2是半圓形金屬盒 D形盒的縫隙處接交流電源 D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 2 原理 交變電流的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等 粒子經(jīng)電場(chǎng)加速 經(jīng)磁場(chǎng)回旋 由qvB 得Ekm 可見粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒半徑r決定 與加速電壓無關(guān) 7 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 3 速度選擇器 1 構(gòu)造 如圖所示 平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直 這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來 所以叫速度選擇器 2 帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是Eq qvB 即v 速度v與粒子電荷量 電性 質(zhì)量無關(guān) 8 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 4 磁流體發(fā)電機(jī) 1 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù) 它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能 2 根據(jù)左手定則 如圖中的B是發(fā)電機(jī)正極 3 磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為l 等離子體速度為v 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 則由qE q qvB得兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差U BLv 9 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 5 電磁流量計(jì)工作原理 如圖所示 圓形導(dǎo)管直徑為d 用非磁性材料制成 導(dǎo)電液體在管中向左流動(dòng) 導(dǎo)電液體中的自由電荷 正 負(fù)離子 在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn) a b間出現(xiàn)電勢(shì)差 形成電場(chǎng) 當(dāng)自由電荷所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí) a b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定 10 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 6 霍爾效應(yīng)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體 當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí) 導(dǎo)體在與磁場(chǎng) 電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢(shì)差 這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) 所產(chǎn)生的電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差 其原理如圖所示 11 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 7 電視顯像管電視顯像管是應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn) 選填 電偏轉(zhuǎn) 或 磁偏轉(zhuǎn) 的原理來工作的 使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng) 選填 電場(chǎng) 或 磁場(chǎng) 是由兩對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的 顯像管工作時(shí) 由陰極發(fā)射電子束 利用磁場(chǎng)來使電子束偏轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)電視技術(shù)中的掃描 使整個(gè)熒光屏都在發(fā)光 12 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 速度選擇器 磁流體發(fā)電機(jī) 霍爾效應(yīng)和電磁流量計(jì)有什么共性的地方 提示速度選擇器 磁流體發(fā)電機(jī)的兩極產(chǎn)生穩(wěn)定電勢(shì)差時(shí) 霍爾效應(yīng)中霍爾電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定時(shí) 電磁流量計(jì)電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定時(shí) 其本質(zhì)都是粒子勻速通過相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) 電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡 13 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 1 多選 地球大氣層外部有一層復(fù)雜的電離層 既分布有地磁場(chǎng) 也分布有電場(chǎng) 假設(shè)某時(shí)刻在該空間中有一小區(qū)域存在如圖所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng) 電場(chǎng)的方向在紙面內(nèi)斜向左下方 磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里 此時(shí)一帶電宇宙粒子恰以速度v垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)射入該區(qū)域 不計(jì)重力作用 則在該區(qū)域中 有關(guān)該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況可能的是 A 仍做直線運(yùn)動(dòng)B 立即向左下方偏轉(zhuǎn)C 立即向右上方偏轉(zhuǎn)D 可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 答案 解析 14 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 2 多選 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù) 它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能 如圖是它的示意圖 平行金屬板A B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng) 將一束等離子體 即高溫下電離的氣體 含有大量正 負(fù)離子 噴入磁場(chǎng) A B兩板間便產(chǎn)生電壓 如果把A B和用電器連接 A B就是直流電源的兩個(gè)電極 設(shè)A B兩板間距為d 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 等離子體以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入A B兩板之間 則下列說法正確的是 A A是直流電源的正極B B是直流電源的正極C 電源的電動(dòng)勢(shì)為B dvD 電源的電動(dòng)勢(shì)為qvB 答案 解析 15 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 3 多選 回旋加速器的原理如圖所示 它由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1 D2構(gòu)成 其間留有空隙 下列說法正確的是 A 離子從電場(chǎng)中獲得能量B 離子從磁場(chǎng)中獲得能量C 只增大空隙距離可增加離子從回旋加速器中獲得的動(dòng)能D 只增大D形盒的半徑可增加離子從回旋加速器中獲得的動(dòng)能 答案 解析 16 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 4 多選 如圖所示 空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) 電場(chǎng)的方向豎直向下 磁場(chǎng)方向水平 圖中垂直紙面向里 一帶電油滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài) 則下列說法正確的是 A 若撤去電場(chǎng) P可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B 若撤去磁場(chǎng) P可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C 若給P一初速度 P可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)D 若給P一初速度 P可能做順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 答案 解析 17 基礎(chǔ)夯實(shí) 自我診斷 5 如圖所示 一束粒子 不計(jì)重力 初速度可忽略 緩慢通過小孔O1進(jìn)入極板間電壓為U的水平加速電場(chǎng)區(qū)域 再通過小孔O2射入相互正交的恒定勻強(qiáng)電場(chǎng) 磁場(chǎng)區(qū)域 其中磁場(chǎng)的方向如圖所示 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可根據(jù)實(shí)際要求調(diào)節(jié) 收集室的小孔O3與O1 O2在同一條水平線上 則收集室收集到的是 A 具有特定質(zhì)量和特定比荷的粒子B 具有特定速度和特定比荷的粒子C 具有特定質(zhì)量和特定速度的粒子D 具有特定動(dòng)能和特定比荷的粒子 答案 解析 18 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 師生共研 1 是否考慮粒子重力的三種情況 1 對(duì)于微觀粒子 如電子 質(zhì)子 離子等 因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小 可以忽略 而對(duì)于一些宏觀物體 如帶電小球 液滴 金屬塊等一般應(yīng)當(dāng)考慮其重力 2 在題目中有明確說明是否要考慮重力的 這種情況比較正規(guī) 也比較簡(jiǎn)單 3 不能直接判斷是否要考慮重力的 在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí) 要由分析結(jié)果確定是否要考慮重力 19 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2 電偏轉(zhuǎn) 和 磁偏轉(zhuǎn) 的比較 20 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 21 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 例1 2016 山東日照檢測(cè) 如圖所示 坐標(biāo)平面第 象限內(nèi)存在大小為E 4 105N C 方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng) 在第 象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 質(zhì)荷比 4 10 10kg C的帶正電的粒子 以初速度v0 2 107m s從x軸上的A點(diǎn)垂直x軸射入電場(chǎng) OA 0 2m 不計(jì)粒子的重力 1 求粒子經(jīng)過y軸時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離 2 若要使粒子不能進(jìn)入第 象限 求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍 不考慮粒子第二次進(jìn)入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)情況 22 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析 1 設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t 粒子經(jīng)過y軸時(shí)的位置與原點(diǎn)O的距離為y 則 代入數(shù)據(jù)解得a 1 0 1015m s2 t 2 0 10 8s y 0 4m 2 粒子經(jīng)過y軸時(shí)在電場(chǎng)方向的分速度為 vx at 2 107m s粒子經(jīng)過y軸時(shí)速度為 與y軸正方向夾角大小為 23 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 要使粒子不進(jìn)入第 象限 如圖所示 此時(shí)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R 答案 1 0 4m 2 B 2 2 10 2T 24 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥 1 帶電粒子在第 象限內(nèi)做運(yùn)動(dòng) 在第 象限內(nèi)做運(yùn)動(dòng) 2 粒子恰不能進(jìn)入第 象限的條件是運(yùn)動(dòng)軌跡與x軸 類平拋 勻速圓周 相切 25 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 例2如圖所示 在第一象限存在勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面 xOy平面 向外 在第四象限存在勻強(qiáng)電場(chǎng) 方向沿x軸負(fù)向 在y軸正半軸上某點(diǎn)以與x軸正向平行 大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子 該粒子在 d 0 點(diǎn)沿垂直于x軸的方向進(jìn)入電場(chǎng) 不計(jì)重力 若該粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為 求 1 電場(chǎng)強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值 2 該粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 26 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析 1 如圖所示 粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B 粒子質(zhì)量與所帶電荷量分別為m和q 圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R0 由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得 由題給條件和幾何關(guān)系可知R0 d 設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E 粒子進(jìn)入電場(chǎng)后沿x軸負(fù)方向的加速度大小為ax 在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t 離開電場(chǎng)時(shí)沿x軸負(fù)方向的速度大小為vx 由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得Eq max vx axt 27 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 28 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 方法歸納帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析思路及技巧1 基本思路 2 解題關(guān)鍵 抓住聯(lián)系兩個(gè)場(chǎng)的紐帶 速度 29 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 突破訓(xùn)練1 如圖所示 足夠大的平行擋板A1 A2豎直放置 間距6l 兩板間存在兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 和 以水平面MN為理想分界面 區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0 方向垂直紙面向外 A1 A2上各有位置正對(duì)的小孔S1 S2 兩孔與分界面MN的距離均為l 質(zhì)量為m 電荷量為 q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強(qiáng)電場(chǎng)由靜止加速后 沿水平方向從S1進(jìn)入 區(qū) 并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點(diǎn) 再進(jìn)入 區(qū) P點(diǎn)與A1板的距離是l的k倍 不計(jì)重力 碰到擋板的粒子不予考慮 30 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 若k 1 求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E 2 若2 k 3 且粒子沿水平方向從S2射出 求出粒子在磁場(chǎng)中的速度大小v與k的關(guān)系式和 區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與k的關(guān)系式 解析 1 若k 1 則有MP l 粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 根據(jù)幾何關(guān)系 該情況粒子的軌跡半徑R1 l粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 由牛頓第二定律知 31 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2 因?yàn)? k 3 且粒子沿水平方向從S2射出 則從S1到S2的軌跡如圖所示 32 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)二帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 多維探究 1 帶電粒子在疊加場(chǎng)中無約束情況下的運(yùn)動(dòng)情況分類 1 磁場(chǎng)力 重力并存 若重力和洛倫茲力平衡 則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若重力和洛倫茲力不平衡 則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 因洛倫茲力不做功 故機(jī)械能守恒 由此可求解問題 2 電場(chǎng)力 磁場(chǎng)力并存 不計(jì)重力的微觀粒子 若電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡 則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若電場(chǎng)力和洛倫茲力不平衡 則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 因洛倫茲力不做功 可用動(dòng)能定理求解問題 33 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 電場(chǎng)力 磁場(chǎng)力 重力并存 若三力平衡 一定做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若重力與電場(chǎng)力平衡 一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 若合力不為零且與速度方向不垂直 將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 因洛倫茲力不做功 可用能量守恒或動(dòng)能定理求解問題 2 帶電粒子在疊加場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電體在復(fù)合場(chǎng)中受輕桿 輕繩 圓環(huán) 軌道等約束的情況下 除受場(chǎng)力外 還受彈力 摩擦力作用 常見的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng) 此時(shí)解題要通過受力分析明確變力 恒力做功情況 并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn) 運(yùn)用動(dòng)能定理 能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出結(jié)果 34 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考向1無約束粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例3如圖所示 兩塊水平放置 相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上 兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面 從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m 水平速度均為v0 帶相等電荷量的墨滴 調(diào)節(jié)電源電壓至U 墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng) 進(jìn)入電場(chǎng) 磁場(chǎng)共存區(qū)域后 最終垂直打在下板的M點(diǎn) 35 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 判斷墨滴所帶電荷的種類 并求其電荷量 2 求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值 3 現(xiàn)保持噴口方向不變 使其豎直下移到兩板中間的位置 為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn) 應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B 則B 的大小為多少 36 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析 1 墨滴在電場(chǎng)區(qū)域做勻速直線運(yùn)動(dòng) 有 由于電場(chǎng)方向向下 電荷所受靜電力向上 可知墨滴帶負(fù)電荷 2 墨滴垂直進(jìn)入電 磁場(chǎng)共存區(qū)域 重力仍與靜電力平衡 合力等于洛倫茲力 墨滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 考慮墨滴進(jìn)入磁場(chǎng)和撞板的幾何關(guān)系 可知墨滴在該區(qū)域恰完成四分之一圓周運(yùn)動(dòng) 則半徑R d 37 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 根據(jù)題設(shè) 墨滴運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)半徑為R 38 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥 1 墨滴在電場(chǎng)區(qū)域受到力和力 二力滿足關(guān)系時(shí) 墨滴做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后 墨滴受到的合力等于 因此做運(yùn)動(dòng) 3 墨滴垂直打到M點(diǎn)時(shí) 圓周半徑為 重 電場(chǎng) 大小相等 洛倫茲力 勻速圓周 d 39 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考向2有約束粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例4如圖所示 絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時(shí)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) 電場(chǎng)方向水平向右 電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E 磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿MN下滑 到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離開MN做曲線運(yùn)動(dòng) A C兩點(diǎn)間距離為h 重力加速度為g 40 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 求小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC 2 求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功Wf 3 若D點(diǎn)為小滑塊在電場(chǎng)力 洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過程中速度最大的位置 當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去磁場(chǎng) 此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的P點(diǎn) 已知小滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大小為vD 從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為t 求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度的大小vP 解析 1 小滑塊沿MN運(yùn)動(dòng)過程 水平方向受力滿足qvB FN qE 小滑塊在C點(diǎn)離開MN時(shí)FN 0 41 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 如圖 小滑塊速度最大時(shí) 合力為零 速度方向與電場(chǎng)力 重力的合力方向垂直 撤去磁場(chǎng)后小滑塊將做類平拋運(yùn)動(dòng) 等效加速度為g 42 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 方法歸納粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)分析思路 43 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)三現(xiàn)代科技中的電磁場(chǎng)問題 自主悟透 突破訓(xùn)練2 多選 勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器 工作原理示意圖如圖所示 置于高真空中的半徑為R的D形金屬盒中 兩盒間的狹縫很小 帶電粒子穿過的時(shí)間可忽略 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直 高頻交變電流頻率為f 加速電壓為U 若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m 電荷量為 q 在加速器中被加速 且加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響 則下列說法正確的是 44 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 A 質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2 RfB 質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與加速電壓U成正比C 質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為 1D 改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交變電流頻率f 該回旋加速器的最大動(dòng)能不變 答案 解析 45 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 3 一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示 電荷量均為 q 質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng) 其初速度幾乎為零 這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 最后打在底片上 已知放置底片的區(qū)域MN l 且OM l 某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞 檢測(cè)不到離子 但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)到離子 在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后 原本打在MQ區(qū)域的離子即可在QN區(qū)域檢測(cè)到 46 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 求原本打在MN中點(diǎn)P的離子質(zhì)量m 2 為使原本打在P點(diǎn)的離子能打在QN區(qū)域 求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍 答案 解析 47 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 方法歸納1 解決實(shí)際問題的一般過程 48 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2 關(guān)于加速器與選擇器的幾點(diǎn)注意 1 回旋加速器的加速電壓增大時(shí) 粒子每次獲得的動(dòng)能增大 加速的次數(shù)減少 但粒子獲得的最大動(dòng)能不受加速電壓變化的影響 2 帶電粒子在速度選擇器中若做曲線運(yùn)動(dòng) 則曲線運(yùn)動(dòng)不是 類平拋 運(yùn)動(dòng) 3 速度選擇器 磁流體發(fā)電機(jī) 電磁流量計(jì)都利用了力的平衡知識(shí) 49 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 帶電粒子在交變電場(chǎng) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在交變電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題的基本思路先讀圖 明確場(chǎng)的變化情況受力分析 分析粒子在不同的變化場(chǎng)區(qū)的受力情況過程分析 分析粒子在不同時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況建模 粒子在不同運(yùn)動(dòng)階段 各有怎樣的運(yùn)動(dòng)模型找銜接點(diǎn) 找出銜接相鄰兩過程的物理量選規(guī)律 聯(lián)立不同階段的方程求解 50 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 51 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 1 求粒子到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速率 2 求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 0 3T時(shí)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期和半徑 3 若在距D點(diǎn)左側(cè)d 21cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板ab 求粒子從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板所用的時(shí)間 52 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 解析 1 粒子在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 則qE0 ma v0 at1 2分 解得v0 1 5 104m s 1分 2 設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 0 3T時(shí) 粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為r1 運(yùn)動(dòng)周期為T1 53 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 3 設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 0 5T時(shí) 粒子運(yùn)動(dòng)半徑為r2 運(yùn)動(dòng)周期為T2 由以上計(jì)算可知 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為如圖所示的周期運(yùn)動(dòng) 每一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)的水平距離為s 2 r1 r2 16cm 2分 所以 粒子運(yùn)動(dòng)1個(gè)整數(shù)周期后余下的距離為 d d s 5cm r1 2分 粒子從C點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到擋板的時(shí)間為 54 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 1 解決帶電粒子在交變電場(chǎng) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題時(shí) 關(guān)鍵要明確粒子在不同時(shí)間段內(nèi) 不同區(qū)域內(nèi)的受力特性 對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)情景 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)做出判斷 2 這類問題一般都具有周期性 在分析粒子運(yùn)動(dòng)時(shí) 要注意粒子的運(yùn)動(dòng)周期 電場(chǎng)周期 磁場(chǎng)周期的關(guān)系 3 帶電粒子在交變電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)仍遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 動(dòng)能定理 能量守恒定律等力學(xué)規(guī)律 所以此類問題的研究方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同 55 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 1 如圖甲所示 M N為豎直放置且彼此平行的兩塊平板 板間距離為d 兩板中央各有一個(gè)小孔O O 且正對(duì) 在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示 有一束正離子在t 0時(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場(chǎng) 已知正離子的質(zhì)量為m 電荷量為q 正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0 不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響 不計(jì)離子所受重力 56 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 1 求磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小 2 要使正離子從O 孔垂直于N板射出磁場(chǎng) 求正離子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0的可能值 解析 1 設(shè)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里時(shí)為正 正離子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 洛倫茲力提供向心力 有 57 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 2 正離子從O 孔垂直于N板射出磁場(chǎng)時(shí) 運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 58 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 2 如圖甲所示 寬度為d的豎直狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi) 邊界為L(zhǎng)1 L2 存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直方向的周期性變化的電場(chǎng) 如圖乙所示 電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E0 E 0表示電場(chǎng)方向豎直向上 t 0時(shí) 一帶正電 質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點(diǎn)以水平速度v射入該區(qū)域 沿直線運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后 做一次完整的圓周運(yùn)動(dòng) 再沿直線運(yùn)動(dòng)到右邊界上的N2點(diǎn) Q為線段N1N2的中點(diǎn) 重力加速度為g 上述d E0 m v g為已知量 59 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 1 求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 2 求電場(chǎng)變化的周期T 3 改變寬度d 使微粒仍能按上述運(yùn)動(dòng)過程通過相應(yīng)寬度的區(qū)域 求T的最小值 解析 1 微粒做直線運(yùn)動(dòng) 則mg qE0 qvB 微粒做圓周運(yùn)動(dòng) 則mg qE0 2 設(shè)微粒從N1運(yùn)動(dòng)到Q的時(shí)間為t1 做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為t2 60 方法概述 典例示范 以題說法 類題過關(guān) 2 R vt2