2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)-第4課時-專題-帶電粒子要復(fù)合場中的運(yùn)動課件-人教大綱版2

1、一、復(fù)合場 復(fù)合場是指電場、磁場和重力場并存，或其中某兩場并存，或分區(qū)域存在二、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動分類1靜止或勻速直線運(yùn)動 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動第4課時 專題 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動第一頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第一頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。2勻速圓周運(yùn)動 當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等，方向相反時，帶電粒子在洛倫 茲力的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動3較復(fù)雜的曲線運(yùn)動 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，這時粒子運(yùn)動軌跡既不是圓弧，也

2、不是拋物線第二頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。三、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的應(yīng)用實例1速度選擇器(如圖1141所示) (1)平行板中電場強(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，所以叫做速度選擇器 (2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是：qEqvB，即v .圖1141第三頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第三頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。圖11421在兩平行金屬板間，有如圖1142所示的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，恰好能沿直線勻速通過供下列各小題選擇的答

3、案有 A不偏轉(zhuǎn) B向上偏轉(zhuǎn) C向下偏轉(zhuǎn) D向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)第四頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第四頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，質(zhì)子將()(2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，電子將()(3)若質(zhì)子以大于v0的速度，沿垂直于勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的方向從兩板正中央射入，質(zhì)子將()(4)若增大勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其他條件不變，電子以速度v0沿垂直于電場和磁場的方向，從兩極正中央射入，電子將()第五頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第五頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。解析：不難看出本題的四個小題

4、都是根據(jù)發(fā)散思維方法設(shè)計的為解本題，必須從分析帶電粒子在互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的受力情況入手設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，勻強(qiáng)電場強(qiáng)度為E、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.帶電粒子以速度v垂直射入互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中時，若粒子帶正電，則所受電場力方向向下，大小為qE；所受磁場力方向向上，大小為Bqv.沿直線勻速通過時，顯然有BqvqE，v ，即勻速直線通過時，帶電粒子的速度與其質(zhì)量、電荷量無關(guān)如果粒子帶負(fù)電，電場方向向上，磁場力方向向下，上述結(jié)論仍然成立所以，(1)(2)兩小題應(yīng)選擇A.第六頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第六頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。 若質(zhì)子以大于

5、v0的速度射入兩板之間，由于磁場力fBqv，磁場力將大于電場力，質(zhì)子帶正電，將向上偏轉(zhuǎn)，第(3)小題應(yīng)選擇B. 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時，電子射入的其他條件不變，所受磁場力FBqv0也 增大，電子帶負(fù)電，所受磁場力方向向下，將向下偏轉(zhuǎn)，所以第(4)題應(yīng)選擇C. 答案：(1)A(2)A(3)B(4)C第七頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第七頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。2磁流體發(fā)電機(jī)圖1143 (1)主要構(gòu)造如圖1143所示 (2)原理：等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的粒 子，而從整體來說呈電中性)噴入磁場，正、負(fù)粒子在洛倫茲力的作用下發(fā) 生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上

6、，產(chǎn)生電勢差， 第八頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第八頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。 設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，相距為L，等離子體的電阻率為，噴入氣體速度為v，板間磁場的磁感強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)?shù)入x子體勻速通過A、B板間時，A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢差最大，相當(dāng)于電源電動勢E，此時離子受力平衡：E場qqvB，E場vB，電動勢EE場LBLv，電源內(nèi)電阻r ，所以R中電流 .第九頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第九頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。3電磁流量計圖1144 (1)如圖1144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)管第十頁，

7、編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。 (2)原理：導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負(fù)離子)在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差，形成電場當(dāng)自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定由BqvEq ，可得v ，液體流量 QSv .第十一頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十一頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。圖11452目前有一種磁強(qiáng)計，用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁強(qiáng)計的原理如圖1145 所示，電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正 方向的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流 第十二頁，編輯于星期一：

8、十四點(diǎn) 三分。第十二頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。 已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動可視為勻速運(yùn)動兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極M、N的正負(fù)為() A. ，M正、N負(fù) B. ，M正、N負(fù) C. ，M負(fù)、N正 D. ，M負(fù)、N正 解析：由左手定則知，金屬中的電子在洛倫茲力的作用下將向前側(cè)面聚集，故M負(fù)、N正由F電F洛即 eBev，InevSnevab，得B . 答案：C第十三頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十三頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。

9、四、“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的差別電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以vE進(jìn)入勻強(qiáng)電場帶電粒子以vB進(jìn)入勻強(qiáng)磁場受力情況只受恒定的電場力只受大小恒定的洛倫茲力運(yùn)動情況類平拋運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動運(yùn)動軌跡拋物線圓弧物理規(guī)律類平拋知識、牛頓第二定律牛頓第二定律、向心力公式基本公式Lvt，yat2，a，tan at/vqvBm，rmv/(qB)，T2m/(qB)，tT/(2)，sin L/r做功情況電場力既改變速度方向，也改變速度的大小，對電荷要做功洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度的大小，對電荷永不做功物理圖象第十四頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十四頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。圖1146【例1】(2

10、010山東淄博調(diào)研)在xOy平面內(nèi)，第象限內(nèi)的直線OM是電場與磁場 的邊界，OM與y軸負(fù)方向成45角 第十五頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十五頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。在x0且OM的左側(cè)空間存在著沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場E，場強(qiáng)大小為0.32 N/C，在y0且OM的右側(cè)空間存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.10 T，如圖1146所示，不計重力的帶負(fù)電的微粒，從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向以v02.0103 m/s的初速度進(jìn)入磁場，已知微粒的帶電量為q5.01018 C，質(zhì)量為m1.01024 kg，求：(1)帶電微粒第一次經(jīng)過磁場邊界點(diǎn)的位置坐標(biāo)；(2)帶電微粒在磁場區(qū)

11、域運(yùn)動的總時間；(3)帶電微粒最終離開電、磁場區(qū)域點(diǎn)的位置坐標(biāo)(保留兩位有效數(shù)字)第十六頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十六頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。解析：(1)帶電微粒從O點(diǎn)射入磁場，運(yùn)動軌跡如圖第一次經(jīng)過磁場邊界上的A點(diǎn)由qv0B 得r 4103 mA點(diǎn)位置坐標(biāo)(4103 m，4103 m)(2)帶電微粒在磁場中運(yùn)動軌跡如(1)問圖，設(shè)帶電微粒在磁場中做圓周運(yùn)動的周期為TT ，則ttOATAC 代入數(shù)據(jù)解得：T1.3105 s，所以t1.3105 s.第十七頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十七頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。 (3)微粒從C點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場，速度方向

12、與電場力方向垂直，微粒做類平拋運(yùn)動 a ，x at2r，yv0t1 代入數(shù)據(jù)解得：y0.2 m yy2r0.2 m24103 m0.19 m 離開電、磁場時的位置坐標(biāo)為(0,0.19 m) 答案：(1)(4103 m，4103 m)(2)1.3105 s(3)(0,0.19 m) 第十八頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十八頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。解決帶電粒子在分離復(fù)合場運(yùn)動問題的思路方法第十九頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第十九頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。圖114711如圖1147所示，一帶電粒子以某一速度v0在豎直平面內(nèi)做直線運(yùn)動，經(jīng)過一段時間后進(jìn)入一垂直于紙面向里、

13、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域 (圖中未畫出磁場區(qū)域)，粒子飛出磁場后垂直電場方向進(jìn)入寬為L的勻強(qiáng)電 第二十頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二十頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。場區(qū)域，已知電場強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上，當(dāng)粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子穿出電場后進(jìn)入寬度為d的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向向外，大小為B，已知帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，重力不計粒子進(jìn)入磁場時的速度如圖所示與水平方向成60角，求：(1)粒子電性？帶電粒子在磁場區(qū)域中運(yùn)動的速度v0多大？(2)圓形磁場區(qū)域的最小面積S多大？(3)若使粒子能返回電場，磁場區(qū)域的寬度d至少多大？第二十一頁，編輯于星期一：十

14、四點(diǎn) 三分。第二十一頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。解析：(1)根據(jù)左手定則可知，粒子帶負(fù)電當(dāng)粒子剛出電場時，速度分解如圖所示vy v0 vyv0 由得v0 .第二十二頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二十二頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。(2)粒子在磁場中的軌跡如圖所示，以AC為直徑的磁場區(qū)域最小，軌道半徑R1 Sr2 .(3)粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示在磁場中運(yùn)動的半徑為R2mdR2R2sin 45 .答案：(1)負(fù)電 (2) (3)第二十三頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二十三頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。圖1148【例2】 如圖1148所示，空間內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)

15、電場，在虛線MN的右側(cè)有 垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的 小顆粒自A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，剛好沿直線運(yùn)動至光滑絕緣的水平面C點(diǎn)， 第二十四頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二十四頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。與水平面碰撞的瞬間小顆粒的豎直分速度立即減為零，而水平分速度不變，小顆粒運(yùn)動至D處剛好離開水平面，然后沿圖示曲線DP軌跡運(yùn)動，AC與水平 面夾角30，重力加速度為g，求：(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E；(2)AD之間的水平距離d；(3)已知小顆粒在軌跡DP上某處的最大速度為vm，該處軌跡的曲率半徑是距水平面高度的k倍，則該處的高度為多大？第二十五頁，編輯于星期

16、一：十四點(diǎn) 三分。第二十五頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。解析：(1)小顆粒受力如圖所示，qEmgcot E mg/q.(2)設(shè)小顆粒在D點(diǎn)速度為vD，在水平方向由牛頓第二定律得：qEmax,2axd 小顆粒在D點(diǎn)離開水平面的條件是：qvDBmg解得d .(3)當(dāng)速度方向與電場力和重力合力方向重直時，速度最大，則qvmB Rkh .第二十六頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二十六頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。1受力分析是基礎(chǔ)在受力分析時是否考慮重力必須注意題目條件2運(yùn)動過程分析是關(guān)鍵在運(yùn)動過程分析中應(yīng)注意物體做直線運(yùn)動，曲線運(yùn)動及圓周運(yùn)動、類平拋運(yùn)動的條件3根據(jù)不同的運(yùn)動過程及物理模

17、型選擇合適的物理規(guī)律列方程求解 4常用的物理規(guī)律：共點(diǎn)力平衡條件、運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)公式、動能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系、動量定理、動量守恒定律、圓周運(yùn)動向心力公式等 5思維方法：常用到力的合成與分解、運(yùn)動的合成及分解、等效法、假設(shè)法、類比法等第二十七頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二十七頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。圖114921如圖1149所示，界面PQ與水平地面之間有一個正交的勻強(qiáng)磁場B和勻 強(qiáng)電場E，在PQ上方有一個帶正電的小球A自O(shè)靜止開始下落，穿過電場和磁場到達(dá)地面設(shè)空氣阻力不計，下列說法中正確的是()第二十八頁，編輯于星期一：十四點(diǎn) 三分。第二十八頁，編輯于星期四：二十點(diǎn) 三十六分。A在復(fù)合場中，小球做勻變速曲線運(yùn)動B在復(fù)合場中，