2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課件：帶電粒子疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一

1、 帶電粒子疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 選修二 第一章 第一節(jié)2019人教版高中物理 挑戰(zhàn)練習(xí)2、帶電粒子做什么運(yùn)動(dòng)？3、粒子若帶正電，它是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的？MN1.要考慮帶電粒子的重力嗎？如圖所示：直線MN是帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡挑戰(zhàn)練習(xí)2.如圖所示，空間中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有一帶電液滴在豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，重力加速度為g，則液滴環(huán)繞速度大小及方向分別為挑戰(zhàn)練習(xí)例4(多選)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平方向(垂直紙面向里)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖4所示，已知一離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力共同作用下，從靜止開(kāi)始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C為

2、運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn).不計(jì)重力，則A.該離子帶負(fù)電B.A、B兩點(diǎn)位于同一高度C.到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離子速度最大D.離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)挑戰(zhàn)練習(xí)例1如圖所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢(shì)差為U，帶電粒子（不考慮重力）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(guò)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（）A.d隨v0增大而增大，d與U無(wú)關(guān)B.d隨v0增大而增大，隨U增大而增大C.d隨U增大而增大，d與v0無(wú)關(guān)D.d隨v0增大而增大，d隨U增大而減小挑戰(zhàn)練習(xí)例2 扭擺器是場(chǎng)區(qū)邊界豎直,相距為L(zhǎng),磁場(chǎng)方向相反且垂直

3、于紙面.一質(zhì)量為m、電量為-q、重力不計(jì)的同步輻射裝置中的插入件,能使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生扭擺.其簡(jiǎn)化模型如圖:、II兩處的條形勻強(qiáng)磁粒子,從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放,極板間電壓為U,粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行于紙面射入?yún)^(qū),射入時(shí)速度與水平和方向夾角=30.mPQMNB1B2L1L2LIII-q（1）當(dāng)I區(qū)寬度L1=L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=B0時(shí)，粒子從I區(qū)右邊界射出時(shí)速度與水平方向夾角也為30。，求B0及粒子在I區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t0（2）若II區(qū)寬度L2=L1=L磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2=B1=B0，求粒子在I區(qū)的最高點(diǎn)與II區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差h挑戰(zhàn)練習(xí)例3：一帶電質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為m、電量為q，以平

4、行于Ox軸的速度v從y軸上的a點(diǎn)射入圖中第一象限所示的區(qū)域，為了使該質(zhì)點(diǎn)能從x軸上的b點(diǎn)以垂直于Ox軸的速度v射出，可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂直于Oxy平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若此磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，試求這個(gè)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑（重力忽略不計(jì)）。挑戰(zhàn)練習(xí)例：空間分布著如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)E（寬度為L(zhǎng)）和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B（兩部分磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反），一帶電粒子電量為q，質(zhì)量為m（不計(jì)重力），從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)穿過(guò)中間磁場(chǎng)進(jìn)入右邊磁場(chǎng)后能按某一路徑而返回A點(diǎn)，重復(fù)前述過(guò)程。求中間磁場(chǎng)的寬度d和粒子的運(yùn)動(dòng)周期。挑戰(zhàn)練習(xí) 1. AB為水平放置的足夠長(zhǎng)的平行

5、板，距板下方d=2.O10-2m有一電子源P，各個(gè)方向(在一個(gè)平面內(nèi)）發(fā)射速度為3.2107ms，磁場(chǎng)B=9.110-3T，正電子的質(zhì)量m=9.110-31kg，電量e=1.610-19C，Q為P點(diǎn)正上方板上的一點(diǎn).1.求能擊中AB板的電子在AB板上的范圍2.求擊中AB板的電子的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間.3. 求擊中AB板的電子占總粒子的百分比.挑戰(zhàn)練習(xí)2如下圖所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界OA上有一粒子源S.某一時(shí)刻，從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有大量粒子從邊界OC射出磁場(chǎng)

6、已知AOC60，從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間等于T/2(T為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期)，則從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為()挑戰(zhàn)練習(xí)3.如右圖所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi)，O點(diǎn)是cd邊的中點(diǎn)一個(gè)帶正電的粒子僅在磁場(chǎng)力的作用下，從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)沿紙面以與Od成30的方向，以大小不同的速率射入正方形內(nèi)，那么下列說(shuō)法中正確的是()挑戰(zhàn)練習(xí)3如圖所示，相互平行的直線M、N、P、Q間存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。某帶負(fù)電粒子由O點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)方向射入，已知粒子速率一定，射入

7、時(shí)速度方向與OM間夾角的范圍為090，不計(jì)粒子的重力，則： A.越大，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能越短 B.越大，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的路徑一定越長(zhǎng) C.越大，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心到MN的距離一定越小 D.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡長(zhǎng)度與時(shí)間的比值與無(wú)關(guān)A C DMNPQOMNPQO挑戰(zhàn)練習(xí)2.如圖所示，一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在ad邊中點(diǎn)O方向垂直磁場(chǎng)射入一速度方向跟ad邊夾角=300 、大小為v0的帶電粒子，已知粒子質(zhì)量為m、電量為q，ab邊足夠長(zhǎng)，ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，粒子的重力不計(jì)。求：.粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0大小范圍。.如果帶電粒子不

8、受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。 V0Oabcd挑戰(zhàn)練習(xí)【例題】圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的半徑為R的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B，現(xiàn)有一電量為q、質(zhì)量為m的正離子從a點(diǎn)沿圓形區(qū)域的直徑射入，設(shè)正離子射出磁場(chǎng)區(qū)域的方向與入射方向的夾角為600，求此離子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)飛行的時(shí)間及射出的位置。B600600P(x y)yxOxyoO挑戰(zhàn)練習(xí)2、如圖所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向相反且都垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在以直徑A2A4為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域、中，A2A4與A1A3的夾角為60。一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子以某一速度從區(qū)的邊緣點(diǎn)A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場(chǎng)，隨后該粒

9、子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過(guò)圓心O進(jìn)入?yún)^(qū)，最后再?gòu)腁4處射出磁場(chǎng)。已知該粒子從射入到射出磁場(chǎng)所用的時(shí)間為t，求區(qū)和區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。ê雎粤Ｗ又亓Γ?。挑戰(zhàn)練習(xí)4如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的正離子，在小孔S處正對(duì)著圓心O以速度v射入半徑為R的絕緣圓筒中。圓筒內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。要使帶電粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞多次后仍從A點(diǎn)射出，求正離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.設(shè)粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞時(shí)無(wú)能量和電量損失，不計(jì)粒子的重力。 OBRS挑戰(zhàn)練習(xí)例2、如圖，在xoy平面內(nèi)，第I象限內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿y軸正方向，在x軸正下方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直

10、紙面向里，今有一質(zhì)量為m，電量為e的電子（不計(jì)重力），從y軸上的P點(diǎn)以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，沿著與x軸成450進(jìn)入磁場(chǎng)，并能返回原出發(fā)點(diǎn)P。（1）說(shuō)明電子的運(yùn)動(dòng)情況，并作出電子運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖；（2）求P點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離h；（3）電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間第一次返回到P點(diǎn)？EBxyov0P450450挑戰(zhàn)練習(xí)例3、如圖，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和d，外筒的外半徑為r0.在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場(chǎng).一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫a的S點(diǎn)出發(fā)，初速為零.當(dāng)該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S，則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少?（不計(jì)重力，整個(gè)裝置在真空中.） 挑戰(zhàn)練習(xí)例1、如圖所示，在x軸上方有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E.一質(zhì)量為m，電量為-q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著y軸正方向射出.射出之后第三次到達(dá)x軸時(shí)，它與點(diǎn)O的距離為L(zhǎng).求此粒子射出時(shí)的速度v和運(yùn)動(dòng)的總路程s（不計(jì)重力）. y