江西省南昌市新建一中2014屆高考物理專題復(fù)習(xí) 專題五 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案

1、山西省南昌市新建一中2014屆高考物理專題復(fù)習(xí) 專題五 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案自主預(yù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、洛侖茲力1、公式：FqvBsin(為v與B的夾角)2、特點(diǎn)：洛倫茲力F的方向既垂直于磁場(chǎng)B的方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面故永遠(yuǎn)不對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功。3、方向的判斷：左手定則二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)公式三、 兩種模型1、組合場(chǎng)：即電場(chǎng)與磁場(chǎng)有明顯的界線,帶電粒子分別在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)做兩種不同的運(yùn)動(dòng),即分段運(yùn)動(dòng),該類問題運(yùn)動(dòng)過程較為復(fù)雜,但對(duì)于每一段運(yùn)動(dòng)又較為清晰易辨,往往這類問題的關(guān)鍵在于分段運(yùn)動(dòng)的連接點(diǎn)時(shí)的速度,具有承上啟下的作用2、復(fù)合場(chǎng)：即在同一區(qū)域

2、內(nèi)同時(shí)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，些類問題看似簡(jiǎn)單，受力不復(fù)雜，但仔細(xì)分析其運(yùn)動(dòng)往往比較難以把握。四、 三種場(chǎng)力比較電場(chǎng)磁場(chǎng)重力場(chǎng)力的大小 F=qE與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)力為恒力。與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，電荷靜止或vB時(shí)，不受f洛， vB時(shí)洛侖茲力最大f洛= q B vG=mg與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)力的方向正電荷受力方向與E方向相同，(負(fù)電荷受力方向與E相反)。f洛方向(B和v)所決定的平面，(可用左手定則判定)總是豎直向下2 / 8力做功特點(diǎn)做功多少與路徑無關(guān)，只取決于始末兩點(diǎn)的電勢(shì)差，W=q UAB=Ef洛對(duì)電荷永不做功，只改變電荷的速度方向，不改變速度的大小做功多少與路徑無關(guān)，只取決于始

3、末位置的高度差，W=mgh=Ep高考體驗(yàn)3、（09）如圖所示，在x軸上關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱的兩點(diǎn)固定放置等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q，x軸上的P點(diǎn)位于-Q的右側(cè)。下列判斷正確的是（ ） A.在x軸上還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B.在x軸上還有兩點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同 C.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能增大 D.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能減小4、（10）某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，以下說法正確的是（ ） A. 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) B. 點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)電勢(shì)C.若將一試探電荷+由點(diǎn)釋放，它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)b點(diǎn)D.若在點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷-Q，將一試探電荷+q由移至b的過程中，電勢(shì)能減小5、(11)

4、如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且a與c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上。以下判斷正確的是（ ） A、 b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) B、 B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C、 a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D、 試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能6、（12）圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng)，實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)。則該粒子（）、帶負(fù)電、在c點(diǎn)受力最大、在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能、由a點(diǎn)到

5、b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化合作探究1、如圖411所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn)，虛線為等勢(shì)線取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1、q2移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說法正確的是()AA點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)BA、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等Cq1的電荷量小于q2的電荷量Dq1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能2、板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢(shì)差為U1，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1，現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說法正確的是()AU2U1，E2

6、E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1DU22U1，E22E13、如圖422所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過t時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60°角現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?，仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?)A.tB2tC.t D3t4、一平行板電容器長(zhǎng)l10 cm，寬a8 cm，板間距d4 cm，在板左側(cè)有一足夠長(zhǎng)的“狹縫”離子源，沿著兩板中心平面，連續(xù)不斷地向整個(gè)電容器射入離子，它們的比荷均為2×1010 C/kg，速度均為4×106 m/s，距板

7、右端l/2處有一足夠大的屏，如圖418甲所示，如果在平行板電容器的兩極板間接上如圖418乙所示的交流電，由于離子在電容器中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間遠(yuǎn)小于交流電的周期，故離子通過電場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)試求：(1)離子打在屏上的區(qū)域面積；(2)在一個(gè)周期內(nèi)，離子打到屏上的時(shí)間5、如圖425所示，直線OA與y軸成30°角，在AOy范圍內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在AOx范圍內(nèi)有一個(gè)矩形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)該磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，方向垂直紙面向里一帶電微粒電荷量q2×1014 C，質(zhì)量m4×1020 kg，微粒在y軸上的某點(diǎn)以速度v0垂直于y軸進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并以速度v

8、3×104 m/s垂直穿過直線OA，運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過矩形磁場(chǎng)區(qū)域后，最終又垂直穿過x軸不計(jì)微粒重力，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)帶電微粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度v0多大；(2)帶電微粒在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；(3)畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖并求出最小矩形 磁場(chǎng)區(qū)域的長(zhǎng)和寬6、如圖429所示，半圓有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓心O1在x軸上，OO1距離等于半圓磁場(chǎng)的半徑，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1.虛線MN平行x軸且與半圓相切于P點(diǎn)在MN上方是正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿x軸負(fù)向，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。B1、B2均垂直紙面，方向如圖所示有一群相同的正粒子，以相同的速率沿不同方向從原點(diǎn)O射入第

9、象限，其中沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子經(jīng)過P點(diǎn)射入MN后，恰好在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q(粒子重力不計(jì))(1)求粒子初速度大小和有界半圓磁場(chǎng)的半徑；(2)若撤去磁場(chǎng)B2，求經(jīng)過P點(diǎn)射入電場(chǎng)的粒子從y軸出電場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo)；(3)試證明：題中所有從原點(diǎn)O進(jìn)入第象限的粒子都能在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)鞏固練習(xí)1.電場(chǎng)中等勢(shì)面如圖412所示，下列關(guān)于該電場(chǎng)描述正確的是()AA點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的小B負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能比C點(diǎn)的電勢(shì)能大C電荷沿等勢(shì)面AB移動(dòng)過程中，電場(chǎng)力始終不做功D正電荷由A移到C，電場(chǎng)力做負(fù)功2、如圖414所示，豎直平面內(nèi)的同心圓是一點(diǎn)電荷在真空中形成電場(chǎng)的一簇等

10、勢(shì)線，一帶正電的小球從A點(diǎn)靜止釋放，沿直線到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度為零，以下說法正確的是()A此點(diǎn)電荷為負(fù)電荷B場(chǎng)強(qiáng)EAEBECC電勢(shì)ABCD小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)的電勢(shì)能3、一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是()AC和U均增大BC增大，U減小CC減小，U增大 DC和U均減小4、如圖415所示，平行板電容器的兩極板A、B接在電池的兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器的內(nèi)部，閉合開關(guān)S，給電容器充電，穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向的夾角為，則()A若保持開關(guān)S閉合，A板向B板靠近，則增大B若保持開關(guān)S閉合，A板向B板靠近

11、，則不變C若開關(guān)S斷開，A板向B板靠近，則不變D若開關(guān)S斷開，A板向B板靠近，則增大5、如圖419，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子()A所受重力與電場(chǎng)力平衡B電勢(shì)能逐漸增加C動(dòng)能逐漸增加D做勻變速直線運(yùn)動(dòng)6、如圖4110所示，有一足夠?qū)挼膭驈?qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向豎直向下從電場(chǎng)中的某點(diǎn)O，以大小不同的速率沿同一水平方向射出若干個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為q的相同帶電粒子，不計(jì)粒子重力及相互間的影響當(dāng)每個(gè)粒子的動(dòng)能增大到各自初動(dòng)能的3倍時(shí)的位置分別記為P1、P2、P3則P1、P2、P3的連線形狀為

12、()A一個(gè)圓 B一條直線C一條拋物線 D不規(guī)則的曲線7、質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖423中虛線所示下列表述正確的是()AM帶負(fù)電，N帶正電BM的速率小于N的速率C洛倫茲力對(duì)M、N做正功DM的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間8、處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值()A與粒子電荷量成正比B與粒子速率成正比C與粒子質(zhì)量成正比D與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比9、如圖424所示，兩個(gè)橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓的直徑和正方形的邊長(zhǎng)相等，兩個(gè)電子以相同的速度分

13、別飛入兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直，進(jìn)入圓形磁場(chǎng)的電子初速度方向?qū)?zhǔn)圓心；進(jìn)入正方形磁場(chǎng)的電子初速度方向垂直于邊界，從中點(diǎn)進(jìn)入則下面判斷正確的是()A兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其半徑一定相同B兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定不相同C進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定先飛離磁場(chǎng)D進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng)10、如圖426所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢(shì)差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為()Ad隨v0增大而增大，d與U無關(guān)Bd隨v

14、0增大而增大，d隨U增大而增大Cd隨U增大而增大，d與v0無關(guān)Dd隨v0增大而增大，d隨U增大而減小11、磁流體發(fā)電機(jī)可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，是一種低碳環(huán)保發(fā)電機(jī)，有著廣泛的發(fā)展前景，其發(fā)電原理示意圖如圖4210所示，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，整體上呈電中性)噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域有兩塊面積為S、相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成一電路設(shè)氣流的速度為v，氣體的電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))為g，則()A兩板間的電勢(shì)差為UBdvB下板是電源的正極，上板是電源的負(fù)極C流經(jīng)R的電流為ID流經(jīng)R的電流為I12、如圖4211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