2020版高考物理人教版復習課件：專題帶電粒子在復合場中的運動

專題5

帶電粒子在復合場中的運動專題5帶電粒子在復合場中的運動-2-知識梳理考點自診帶電粒子在復合場中運動的應用實例

-2-知識梳理考點自診帶電粒子在復合場中運動的應用實例-3-知識梳理考點自診-3-知識梳理考點自診-4-知識梳理考點自診-4-知識梳理考點自診-5-知識梳理考點自診1.判斷下列說法的正誤。(1)帶電粒子在復合場中不可能處于靜止狀態(tài)。(

)(2)帶電粒子在復合場中可能做勻速圓周運動。(

)(3)帶電粒子在復合場中一定能做勻變速直線運動。(

)(4)電荷在速度選擇器中做勻速直線運動的速度與電荷的電性有關。(

)(5)不同比荷的粒子在質譜儀磁場中做勻速圓周運動的半徑不同。(

)(6)粒子在回旋加速器中做圓周運動的半徑、周期都隨粒子速度的增大而增大。(

)答案答案關閉(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)×-5-知識梳理考點自診1.判斷下列說法的正誤。答案答-6-知識梳理考點自診2.(多選)(2018·山西晉城一模)足夠大的空間內存在著豎直向上的勻強磁場和勻強電場,有一帶正電的小球在電場力和重力作用下處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將磁場方向順時針旋轉30°,同時給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度(如圖所示),則關于小球的運動,下列說法正確的是(

)A.小球做類平拋運動B.小球在紙面內做勻速圓周運動C.小球運動到最低點時電勢能增加D.整個運動過程中機械能不守恒答案解析解析關閉小球在復合電磁場中處于靜止狀態(tài),只受兩個力作用,即重力和電場力且兩者平衡,當把磁場順時針方向傾斜30°,且給小球一個垂直磁場方向的速度v,則小球受到的合力就是洛倫茲力,且與速度方向垂直,所以小球將做勻速圓周運動,小球在垂直于紙面的傾斜平面內做勻速圓周運動,選項A、B錯誤;小球從開始到最低點過程中克服電場力做功,電勢能增加,選項C正確;整個運動過程中機械能不守恒,選項D正確;故選CD。答案解析關閉CD-6-知識梳理考點自診2.(多選)(2018·山西晉城一模)-7-知識梳理考點自診3.(2018·福建龍巖期末)如圖所示,兩平行金屬板中間有相互垂直的勻強磁場和勻強電場,不計重力的帶電粒子沿垂直于電場和磁場方向射入。有可能做直線運動的是(

)答案解析解析關閉若粒子帶正電,則A圖中,粒子受向下的電場力和向下的洛倫茲力,粒子不能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項A錯誤;B圖中,粒子受向上的電場力和向上的洛倫茲力,粒子不能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項B錯誤;C圖中,粒子受向下的電場力和向上的洛倫茲力,若二力相等,則粒子能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項C正確;D圖中,粒子受向上的電場力和向上的洛倫茲力,粒子不能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項D錯誤;故選C。答案解析關閉C-7-知識梳理考點自診3.(2018·福建龍巖期末)如圖所示-8-知識梳理考點自診4.(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術,它可以把物體的內能直接轉化為電能,下圖是它的示意圖。平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場,將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負離子)噴入磁場,A、B兩板間便產生電壓。如果把A、B和用電器連接,A、B就是直流電源的兩個電極,設A、B兩板間距為d,磁感應強度為B',等離子體以速度v沿垂直于磁場的方向射入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.電源的電動勢為B'dv D.電源的電動勢為qvB'答案解析解析關閉答案解析關閉-8-知識梳理考點自診4.(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術,-9-知識梳理考點自診5.(多選)(2019·山東棗莊八中月考)利用霍爾效應制作的霍爾元件,廣泛應用于測量和自動控制等領域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應強度為B的磁場垂直于霍爾元件的工作面向下,通入圖示方向的電流I,C、D兩側面會形成電勢差UCD,下列說法中正確的是(

)A.電勢差UCD僅與材料有關B.若霍爾元件的載流子是自由電子,則電勢差UCD<0C.僅增大磁感應強度時,電勢差UCD變大D.在測定地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平答案解析解析關閉答案解析關閉-9-知識梳理考點自診5.(多選)(2019·山東棗莊八中月-10-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在組合場中的運動1.基本思路-10-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在組合場中的運動-11-命題點一命題點二命題點三2.“電偏轉”和“磁偏轉”的比較

-11-命題點一命題點二命題點三2.“電偏轉”和“磁偏轉”的-12-命題點一命題點二命題點三-12-命題點一命題點二命題點三-13-命題點一命題點二命題點三-13-命題點一命題點二命題點三-14-命題點一命題點二命題點三-14-命題點一命題點二命題點三-15-命題點一命題點二命題點三-15-命題點一命題點二命題點三-16-命題點一命題點二命題點三-16-命題點一命題點二命題點三-17-命題點一命題點二命題點三-17-命題點一命題點二命題點三-18-命題點一命題點二命題點三-18-命題點一命題點二命題點三-19-命題點一命題點二命題點三思維點撥氕核和氘核在電場中做類平拋運動,在磁場中做圓周運動,每一個運動建立合理的公式即可求出待求的物理量。帶電粒子在勻強電場中類平拋運動和在勻強磁場中的勻速圓周運動是常見試題,此題與2004年全國理綜卷第25題情景類似,解答需要的知識是帶電粒子在勻強電場中的類平拋運動規(guī)律和洛倫茲力等于向心力、幾何關系等知識點。-19-命題點一命題點二命題點三思維點撥氕核和氘核在電場中做-20-命題點一命題點二命題點三即學即練1.(2018·山東濰坊模擬)在如圖所示的坐標系中,第一和第二象限(包括y軸的正半軸)內存在磁感應強度大小為B、方向垂直xOy平面向里的勻強磁場;第三和第四象限內存在平行于y軸正方向、大小未知的勻強電場。p點為y軸正半軸上的一點,坐標為(0,l);n點為y軸負半軸上的一點,坐標未知?，F(xiàn)有一帶正電的粒子由p點沿y軸正方向以一定的速度射入勻強磁場,該粒子經(jīng)磁場偏轉后以與x軸正半軸成45°角的方向進入勻強電場,在電場中運動一段時間后,該粒子恰好垂直于y軸經(jīng)過n點。粒子的重力忽略不計。求:(1)粒子在p點的速度大小;(2)第三和第四象限內的電場強度的大小;(3)帶電粒子從由p點進入磁場到第三次通過x軸的總時間。-20-命題點一命題點二命題點三即學即練-21-命題點一命題點二命題點三解析:(1)在電場中,粒子做類平拋運動,設Q點到x軸距離為l,到y(tǒng)軸距離為2l,粒子的加速度為a,運動時間為t,有2l=v0t①設粒子到達O點時沿y軸方向的分速度為vyvy=at③設粒子到達O點時速度方向與x軸正方向夾角為α,聯(lián)立①②③④式得α=45°⑤即粒子到達O點時速度方向與x軸正方向成45°斜向上。設粒子到達O點時速度大小為v,由運動的合成有-21-命題點一命題點二命題點三解析:(1)在電場中,粒子做-22-命題點一命題點二命題點三(2)設電場強度為E,粒子電荷量為q,質量為m,粒子在電場中受到的電場力為F,由牛頓第二定律可得F=ma⑧又F=qE⑨設磁場的磁感應強度大小為B,粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r,所受的洛倫茲力提供向心力,有-22-命題點一命題點二命題點三(2)設電場強度為E,粒子電-23-命題點一命題點二命題點三2.(2018·全國卷Ⅱ,25)一足夠長的條狀區(qū)域內存在勻強電場和勻強磁場,其在xOy平面內的截面如圖所示:中間是磁場區(qū)域,其邊界與y軸垂直,寬度為l,磁感應強度的大小為B,方向垂直于xOy平面;磁場的上、下兩側為電場區(qū)域,寬度均為l',電場強度的大小均為E,方向均沿x軸正方向;M、N為條狀區(qū)域邊界上的兩點,它們的連線與y軸平行,一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場,經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡;(2)求該粒子從M點入射時速度的大小;(3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為,求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間。-23-命題點一命題點二命題點三2.(2018·全國卷Ⅱ,2-24-命題點一命題點二命題點三-24-命題點一命題點二命題點三-25-命題點一命題點二命題點三

(2)粒子從電場下邊界入射后在電場中做類平拋運動。設粒子從M點射入時速度的大小為v0,在下側電場中運動的時間為t,加速度的大小為a;粒子進入磁場的速度大小為v,方向與電場方向的夾角為θ(見圖(b)),速度沿電場方向的分量為v1,根據(jù)牛頓第二定律有qE=ma①式中q和m分別為粒子的電荷量和質量。由運動學公式有v1=at②l'=v0t③v1=vcos

θ④-25-命題點一命題點二命題點三(2)粒子從電場下邊界入射-26-命題點一命題點二命題點三-26-命題點一命題點二命題點三-27-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在疊加場中的運動1.帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運動情況分類(1)磁場力、重力并存①若重力和洛倫茲力平衡,則帶電體做勻速直線運動。②若重力和洛倫茲力不平衡,則帶電體將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功,故機械能守恒,由此可求解問題。-27-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在疊加場中的運動-28-命題點一命題點二命題點三(2)電場力、磁場力并存(不計重力的微觀粒子)①若電場力和洛倫茲力平衡,則帶電體做勻速直線運動。②若電場力和洛倫茲力不平衡,則帶電體將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功,可用動能定理求解問題。(3)電場力、磁場力、重力并存①若三力平衡,一定做勻速直線運動。②若重力與電場力平衡,一定做勻速圓周運動。③若合力不為零且與速度方向不垂直,將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功,可用能量守恒或動能定理求解問題。-28-命題點一命題點二命題點三(2)電場力、磁場力并存(不-29-命題點一命題點二命題點三2.帶電粒子在疊加場中有約束情況下的運動帶電體在復合場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下,除受場力外,還受彈力、摩擦力作用,常見的運動形式有直線運動和圓周運動,此時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,運用動能定理、能量守恒定律結合牛頓運動定律求出結果。-29-命題點一命題點二命題點三2.帶電粒子在疊加場中有約束-30-命題點一命題點二命題點三典例2(2016·天津卷)如圖所示,空間中存在著水平向右的勻強電場,電場強度大小E=5N/C,同時存在著水平方向的勻強磁場,其方向與電場方向垂直,磁感應強度大小B=0.5T。有一帶正電的小球,質量m=1×10-6kg,電荷量

q=2×10-6C,正以速度v在圖示的豎直面內做勻速直線運動,當經(jīng)過P點時撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象),g取10m/s2。求:(1)小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向;(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經(jīng)歷的時間t。-30-命題點一命題點二命題點三典例2(2016·天津卷)如-31-命題點一命題點二命題點三答案:(1)20m/s,方向與水平面成60°斜向上

(2)3.5s解析:(1)小球勻速直線運動時受力如圖,其所受的三個力在同一平面內,合力為零,有qvB=①代入數(shù)據(jù)解得v=20

m/s②-31-命題點一命題點二命題點三答案:(1)20m/s,方-32-命題點一命題點二命題點三(2)解法一:撤去磁場,小球在重力與電場力的合力作用下做類平拋運動,設其加速度為a,有-32-命題點一命題點二命題點三(2)解法一:-33-命題點一命題點二命題點三解法二:撤去磁場后,由于電場力垂直于豎直方向,它對豎直方向的分運動沒有影響,以P點為坐標原點,豎直向上為正方向,小球在豎直方向上做勻減速運動,其初速度為vy=vsin

θ⑤若使小球再次穿過P點所在的電場線,僅需小球的豎直方向上分位移為零,則有-33-命題點一命題點二命題點三解法二:-34-命題點一命題點二命題點三思維點撥(1)在撤去磁場前,小球受重力、洛倫茲力、電場力三個力作用,三力平衡。(2)撤去磁場后,可考慮把小球的運動分解成水平方向上和豎直方向上的運動,其中豎直方向上的運動為豎直上拋運動。-34-命題點一命題點二命題點三思維點撥(1)在撤去磁場前,-35-命題點一命題點二命題點三粒子在疊加場中運動的分析思路

-35-命題點一命題點二命題點三粒子在疊加場中運動的分析思路-36-命題點一命題點二命題點三即學即練3.(2017·全國卷Ⅰ)如圖,空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里。三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等,質量分別為ma、mb、mc。已知在該區(qū)域內,a在紙面內做勻速圓周運動,b在紙面內向右做勻速直線運動,c在紙面內向左做勻速直線運動。下列選項正確的是(

)A.ma>mb>mc

B.mb>ma>mcC.mc>ma>mb

D.mc>mb>ma答案解析解析關閉答案解析關閉-36-命題點一命題點二命題點三即學即練答案解析解析關閉-37-命題點一命題點二命題點三4.(多選)(2018·江西撫州模擬)向下的勻強電場和水平方向的勻強磁場正交的區(qū)域里,一帶電粒子從a點由靜止開始沿曲線abc運動到c點時速度變?yōu)榱?b點是運動中能夠到達的最高點,如圖所示,若不計重力,下列說法中正確的是(

)A.粒子肯定帶負電,磁場方向垂直于紙面向里B.a、c點處于同一水平線上C.粒子通過b點時速率最大D.粒子達到c點后將沿原路徑返回到a點答案解析解析關閉粒子開始受到電場力作用而向上運動,受到向右的洛倫茲力作用,則知電場力方向向上,故粒子帶負電;根據(jù)左手定則判斷磁場方向垂直于紙面向里,故A正確。將粒子在c點的狀態(tài)與a點進行比較,c點的速率為零,動能為零,根據(jù)能量守恒可知,粒子在c與a兩點的電勢能相等,電勢相等,則a、c兩點應在同一條水平線上;由于在a、c兩點粒子的狀態(tài)(速度為零,電勢能相等)相同,粒子將在c點右側重現(xiàn)前面的曲線運動,因此,粒子是不可能沿原曲線返回a點的,故B正確,D錯誤。根據(jù)動能定理得,粒子從a運動到b點的過程電場力做功最大,則b點速度最大,故C正確。故選ABC。答案解析關閉ABC-37-命題點一命題點二命題點三4.(多選)(2018·江西-38-命題點一命題點二命題點三現(xiàn)代科技中的電磁場問題解決實際問題的一般過程-38-命題點一命題點二命題點三現(xiàn)代科技中的電磁場問題-39-命題點一命題點二命題點三典例3(2016·全國卷Ⅰ)現(xiàn)代質譜儀可用來分析比質子重很多倍的離子,右圖為其示意圖,其中加速電壓恒定。質子在入口處從靜止開始被加速電場加速,經(jīng)勻強磁場偏轉后從出口離開磁場。若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速,為使它經(jīng)勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開磁場,需將磁感應強度增加到原來的12倍。此離子和質子的質量比約為(

)A.11 B.12

C.121

D.144答案解析解析關閉答案解析關閉-39-命題點一命題點二命題點三典例3(2016·全國卷Ⅰ)-40-命題點一命題點二命題點三思維點撥注意題給信息的含義,“經(jīng)勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開”意味著兩粒子在磁場中運動的半徑相等。-40-命題點一命題點二命題點三思維點撥注意題給信息的含義,-41-命題點一命題點二命題點三即學即練5.(多選)(2018·河北武邑期中)如圖所示,長方體玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液,在水槽左右側壁內側各裝一導體片,使溶液中通入沿x軸正向的電流I,沿y軸正向加恒定的勻強磁場B,圖中a、b是垂直于z軸方向上水槽的前后兩內側面,則(

)A.a處電勢高于b處電勢B.a處電勢等于b處電勢C.a處電勢小于b處電勢D.a處離子濃度大于b處離子濃度答案解析解析關閉ABC.電流向右,正離子向右運動,磁場的方向是豎直向上的,根據(jù)左手定則判斷可知,正離子受到的洛倫茲力的方向沿+z方向,正離子向a處運動,同理,知負離子向a處運動,所以a處整體不帶電,a處的電勢和b處的電勢相同,故AC錯誤,B正確;D.由于正負離子都向a處運動,所以a處的離子濃度大于b處離子濃度,故D正確;故選BD。答案解析關閉BD

-41-命題點一命題點二命題點三即學即練答案解析解析關閉-42-命題點一命題點二命題點三6.(多選)(2018·河北衡水中學模擬)如圖所示,一對間距可變的平行金屬板C、D水平放置,兩板間有垂直于紙面向里的勻強磁場B。兩板通過滑動變阻器與鉛蓄電池相連,這種鉛蓄電池能快速轉換到“逆變”狀態(tài),即外界電壓過低時能向外界提供一定的供電電壓,當外界電壓超過某一限定值時可轉換為充電狀態(tài),閉合開關S后,有一束不計重力的帶正電粒子從左側以一定的速度v0射入兩板間恰能做直線運動,現(xiàn)對入射粒子或對裝置進行調整,則下列有關描述正確的是

(

)A.若僅將帶正電的粒子換成帶負電的粒子,也能直線通過B.若只增大兩板間距到一定程度時可使鉛蓄電池處于充電狀態(tài)C.若將滑動變阻器觸頭P向a端滑動,可提高C板的電勢D.若只減小入射粒子的速度,可使鉛蓄電池處于充電狀態(tài)答案解析解析關閉答案解析關閉-42-命題點一命題點二命題點三6.(多選)(2018·河北-43-帶電粒子在交變電場、磁場中的運動帶電粒子在交變電磁場中運動指的是空間存在的電場或磁場是隨時間周期性變化的,一般呈現(xiàn)“矩形波”的特點。交替變化的電場及磁場會使帶電粒子順次經(jīng)過不同特點的電場、磁場或疊加的場,從而表現(xiàn)出多過程現(xiàn)象,其特點較為隱蔽,應注意以下兩點:①仔細確定各場的變化特點及相應時間,其變化周期一般與粒子在磁場中的運動周期關聯(lián)。②把粒子的運動過程用直觀草圖進行分析。這類問題的基本思路是:-43-帶電粒子在交變電場、磁場中的運動-44--44--45-典例回旋加速器的工作原理如圖1所示,置于真空中的D形金屬盒半徑為r,兩盒間狹縫的間距為d,磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直。被加速粒子的質量為m、電荷量為+q,加在狹縫零?，F(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運動時間,假設能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動,不考慮粒子間的相互作用。求:-45-典例回旋加速器的工作原理如圖1所示,置于真空中的D形-46-

圖1 圖2(1)出射粒子的動能Em;(2)粒子從飄入狹縫至動能達到Em所需的總時間t0;(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出,d應滿足的條件。-46-圖1 圖2-47--47--48--48--49-思維點撥計算粒子在電場中運動的總時間時,可剔除粒子在磁場中的運動,直接將粒子在電場中的各段運動相銜接,作為一個勻加速直線運動來處理,可用總位移nd=aΔt2或總速度v=aΔt來計算。1.解決帶電粒子在交變電場、磁場中的運動問題時,關鍵要明確粒子在不同時間段內、不同區(qū)域內的受力特性,對粒子的運動情景、運動性質做出判斷。2.這類問題一般都具有周期性,在分析粒子運動時,要注意粒子的運動周期、電場周期、磁場周期的關系。3.帶電粒子在交變電磁場中運動仍遵循牛頓運動定律、運動的合成與分解、動能定理、能量守恒定律等力學規(guī)律,所以此類問題的研究方法與質點動力學相同。-49-思維點撥計算粒子在電場中運動的總時間時,可剔除粒子在-50-即學即練1.(2018·福建泉州三模)如圖甲所示,豎直線MN左側存在水平向右的勻強電場,MN右側存在垂直紙面的均勻磁場,磁感應強度B隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示,O點下方豎直距離d=23.5cm處有一垂直-50-即學即練-51-模型建立典例示范變式訓練答案:(1)7.2×103N/C

(2)4cm

(3)1.1×10-4

s-51-模型建立典例示范變式訓練答案:(1)7.2×103-52-模型建立典例示范變式訓練圖1-52-模型建立典例示范變式訓練圖1-53-模型建立典例示范變式訓練-53-模型建立典例示范變式訓練-54-2.(2018·江蘇徐州考前打靶)如圖甲所示,在0≤x≤d的區(qū)域內有垂直紙面的磁場,在x<0的區(qū)域內有沿y軸正方向的勻強電場(圖中未畫出)。一質子從點

處以速度v0沿x軸正方向運動,t=0時,恰從坐標原點O進入勻強磁場。磁場按圖乙所示規(guī)律變化,以垂直于紙面向外為正方向。已知質子的質量為m,電荷量為e,重力不計。(1)求質子剛進入磁場時的速度大小和方向;(2)若質子在0~時間內從y軸飛出磁場,求磁感應強度B的最小值;(3)若質子從點M(d,0)處離開磁場,且離開磁場時的速度方向與進入磁場時相同,求磁感應強度B0的大小及磁場變化周期T。-54-2.(2018·江蘇徐州考前打靶)如圖甲所示,在0≤-55--55--56--56--57--57--58--58-專題5

帶電粒子在復合場中的運動專題5帶電粒子在復合場中的運動-60-知識梳理考點自診帶電粒子在復合場中運動的應用實例

-2-知識梳理考點自診帶電粒子在復合場中運動的應用實例-61-知識梳理考點自診-3-知識梳理考點自診-62-知識梳理考點自診-4-知識梳理考點自診-63-知識梳理考點自診1.判斷下列說法的正誤。(1)帶電粒子在復合場中不可能處于靜止狀態(tài)。(

)(2)帶電粒子在復合場中可能做勻速圓周運動。(

)(3)帶電粒子在復合場中一定能做勻變速直線運動。(

)(4)電荷在速度選擇器中做勻速直線運動的速度與電荷的電性有關。(

)(5)不同比荷的粒子在質譜儀磁場中做勻速圓周運動的半徑不同。(

)(6)粒子在回旋加速器中做圓周運動的半徑、周期都隨粒子速度的增大而增大。(

)答案答案關閉(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)×-5-知識梳理考點自診1.判斷下列說法的正誤。答案答-64-知識梳理考點自診2.(多選)(2018·山西晉城一模)足夠大的空間內存在著豎直向上的勻強磁場和勻強電場,有一帶正電的小球在電場力和重力作用下處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將磁場方向順時針旋轉30°,同時給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度(如圖所示),則關于小球的運動,下列說法正確的是(

)A.小球做類平拋運動B.小球在紙面內做勻速圓周運動C.小球運動到最低點時電勢能增加D.整個運動過程中機械能不守恒答案解析解析關閉小球在復合電磁場中處于靜止狀態(tài),只受兩個力作用,即重力和電場力且兩者平衡,當把磁場順時針方向傾斜30°,且給小球一個垂直磁場方向的速度v,則小球受到的合力就是洛倫茲力,且與速度方向垂直,所以小球將做勻速圓周運動,小球在垂直于紙面的傾斜平面內做勻速圓周運動,選項A、B錯誤;小球從開始到最低點過程中克服電場力做功,電勢能增加,選項C正確;整個運動過程中機械能不守恒,選項D正確;故選CD。答案解析關閉CD-6-知識梳理考點自診2.(多選)(2018·山西晉城一模)-65-知識梳理考點自診3.(2018·福建龍巖期末)如圖所示,兩平行金屬板中間有相互垂直的勻強磁場和勻強電場,不計重力的帶電粒子沿垂直于電場和磁場方向射入。有可能做直線運動的是(

)答案解析解析關閉若粒子帶正電,則A圖中,粒子受向下的電場力和向下的洛倫茲力,粒子不能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項A錯誤;B圖中,粒子受向上的電場力和向上的洛倫茲力,粒子不能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項B錯誤;C圖中,粒子受向下的電場力和向上的洛倫茲力,若二力相等,則粒子能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項C正確;D圖中,粒子受向上的電場力和向上的洛倫茲力,粒子不能沿直線運動;同理當粒子帶負電時也是一樣,選項D錯誤;故選C。答案解析關閉C-7-知識梳理考點自診3.(2018·福建龍巖期末)如圖所示-66-知識梳理考點自診4.(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術,它可以把物體的內能直接轉化為電能,下圖是它的示意圖。平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場,將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負離子)噴入磁場,A、B兩板間便產生電壓。如果把A、B和用電器連接,A、B就是直流電源的兩個電極,設A、B兩板間距為d,磁感應強度為B',等離子體以速度v沿垂直于磁場的方向射入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.電源的電動勢為B'dv D.電源的電動勢為qvB'答案解析解析關閉答案解析關閉-8-知識梳理考點自診4.(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術,-67-知識梳理考點自診5.(多選)(2019·山東棗莊八中月考)利用霍爾效應制作的霍爾元件,廣泛應用于測量和自動控制等領域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應強度為B的磁場垂直于霍爾元件的工作面向下,通入圖示方向的電流I,C、D兩側面會形成電勢差UCD,下列說法中正確的是(

)A.電勢差UCD僅與材料有關B.若霍爾元件的載流子是自由電子,則電勢差UCD<0C.僅增大磁感應強度時,電勢差UCD變大D.在測定地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平答案解析解析關閉答案解析關閉-9-知識梳理考點自診5.(多選)(2019·山東棗莊八中月-68-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在組合場中的運動1.基本思路-10-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在組合場中的運動-69-命題點一命題點二命題點三2.“電偏轉”和“磁偏轉”的比較

-11-命題點一命題點二命題點三2.“電偏轉”和“磁偏轉”的-70-命題點一命題點二命題點三-12-命題點一命題點二命題點三-71-命題點一命題點二命題點三-13-命題點一命題點二命題點三-72-命題點一命題點二命題點三-14-命題點一命題點二命題點三-73-命題點一命題點二命題點三-15-命題點一命題點二命題點三-74-命題點一命題點二命題點三-16-命題點一命題點二命題點三-75-命題點一命題點二命題點三-17-命題點一命題點二命題點三-76-命題點一命題點二命題點三-18-命題點一命題點二命題點三-77-命題點一命題點二命題點三思維點撥氕核和氘核在電場中做類平拋運動,在磁場中做圓周運動,每一個運動建立合理的公式即可求出待求的物理量。帶電粒子在勻強電場中類平拋運動和在勻強磁場中的勻速圓周運動是常見試題,此題與2004年全國理綜卷第25題情景類似,解答需要的知識是帶電粒子在勻強電場中的類平拋運動規(guī)律和洛倫茲力等于向心力、幾何關系等知識點。-19-命題點一命題點二命題點三思維點撥氕核和氘核在電場中做-78-命題點一命題點二命題點三即學即練1.(2018·山東濰坊模擬)在如圖所示的坐標系中,第一和第二象限(包括y軸的正半軸)內存在磁感應強度大小為B、方向垂直xOy平面向里的勻強磁場;第三和第四象限內存在平行于y軸正方向、大小未知的勻強電場。p點為y軸正半軸上的一點,坐標為(0,l);n點為y軸負半軸上的一點,坐標未知?，F(xiàn)有一帶正電的粒子由p點沿y軸正方向以一定的速度射入勻強磁場,該粒子經(jīng)磁場偏轉后以與x軸正半軸成45°角的方向進入勻強電場,在電場中運動一段時間后,該粒子恰好垂直于y軸經(jīng)過n點。粒子的重力忽略不計。求:(1)粒子在p點的速度大小;(2)第三和第四象限內的電場強度的大小;(3)帶電粒子從由p點進入磁場到第三次通過x軸的總時間。-20-命題點一命題點二命題點三即學即練-79-命題點一命題點二命題點三解析:(1)在電場中,粒子做類平拋運動,設Q點到x軸距離為l,到y(tǒng)軸距離為2l,粒子的加速度為a,運動時間為t,有2l=v0t①設粒子到達O點時沿y軸方向的分速度為vyvy=at③設粒子到達O點時速度方向與x軸正方向夾角為α,聯(lián)立①②③④式得α=45°⑤即粒子到達O點時速度方向與x軸正方向成45°斜向上。設粒子到達O點時速度大小為v,由運動的合成有-21-命題點一命題點二命題點三解析:(1)在電場中,粒子做-80-命題點一命題點二命題點三(2)設電場強度為E,粒子電荷量為q,質量為m,粒子在電場中受到的電場力為F,由牛頓第二定律可得F=ma⑧又F=qE⑨設磁場的磁感應強度大小為B,粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r,所受的洛倫茲力提供向心力,有-22-命題點一命題點二命題點三(2)設電場強度為E,粒子電-81-命題點一命題點二命題點三2.(2018·全國卷Ⅱ,25)一足夠長的條狀區(qū)域內存在勻強電場和勻強磁場,其在xOy平面內的截面如圖所示:中間是磁場區(qū)域,其邊界與y軸垂直,寬度為l,磁感應強度的大小為B,方向垂直于xOy平面;磁場的上、下兩側為電場區(qū)域,寬度均為l',電場強度的大小均為E,方向均沿x軸正方向;M、N為條狀區(qū)域邊界上的兩點,它們的連線與y軸平行,一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場,經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力。(1)定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡;(2)求該粒子從M點入射時速度的大小;(3)若該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為,求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間。-23-命題點一命題點二命題點三2.(2018·全國卷Ⅱ,2-82-命題點一命題點二命題點三-24-命題點一命題點二命題點三-83-命題點一命題點二命題點三

(2)粒子從電場下邊界入射后在電場中做類平拋運動。設粒子從M點射入時速度的大小為v0,在下側電場中運動的時間為t,加速度的大小為a;粒子進入磁場的速度大小為v,方向與電場方向的夾角為θ(見圖(b)),速度沿電場方向的分量為v1,根據(jù)牛頓第二定律有qE=ma①式中q和m分別為粒子的電荷量和質量。由運動學公式有v1=at②l'=v0t③v1=vcos

θ④-25-命題點一命題點二命題點三(2)粒子從電場下邊界入射-84-命題點一命題點二命題點三-26-命題點一命題點二命題點三-85-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在疊加場中的運動1.帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運動情況分類(1)磁場力、重力并存①若重力和洛倫茲力平衡,則帶電體做勻速直線運動。②若重力和洛倫茲力不平衡,則帶電體將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功,故機械能守恒,由此可求解問題。-27-命題點一命題點二命題點三帶電粒子在疊加場中的運動-86-命題點一命題點二命題點三(2)電場力、磁場力并存(不計重力的微觀粒子)①若電場力和洛倫茲力平衡,則帶電體做勻速直線運動。②若電場力和洛倫茲力不平衡,則帶電體將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功,可用動能定理求解問題。(3)電場力、磁場力、重力并存①若三力平衡,一定做勻速直線運動。②若重力與電場力平衡,一定做勻速圓周運動。③若合力不為零且與速度方向不垂直,將做復雜的曲線運動,因洛倫茲力不做功,可用能量守恒或動能定理求解問題。-28-命題點一命題點二命題點三(2)電場力、磁場力并存(不-87-命題點一命題點二命題點三2.帶電粒子在疊加場中有約束情況下的運動帶電體在復合場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下,除受場力外,還受彈力、摩擦力作用,常見的運動形式有直線運動和圓周運動,此時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,運用動能定理、能量守恒定律結合牛頓運動定律求出結果。-29-命題點一命題點二命題點三2.帶電粒子在疊加場中有約束-88-命題點一命題點二命題點三典例2(2016·天津卷)如圖所示,空間中存在著水平向右的勻強電場,電場強度大小E=5N/C,同時存在著水平方向的勻強磁場,其方向與電場方向垂直,磁感應強度大小B=0.5T。有一帶正電的小球,質量m=1×10-6kg,電荷量

q=2×10-6C,正以速度v在圖示的豎直面內做勻速直線運動,當經(jīng)過P點時撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象),g取10m/s2。求:(1)小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向;(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經(jīng)歷的時間t。-30-命題點一命題點二命題點三典例2(2016·天津卷)如-89-命題點一命題點二命題點三答案:(1)20m/s,方向與水平面成60°斜向上

(2)3.5s解析:(1)小球勻速直線運動時受力如圖,其所受的三個力在同一平面內,合力為零,有qvB=①代入數(shù)據(jù)解得v=20

m/s②-31-命題點一命題點二命題點三答案:(1)20m/s,方-90-命題點一命題點二命題點三(2)解法一:撤去磁場,小球在重力與電場力的合力作用下做類平拋運動,設其加速度為a,有-32-命題點一命題點二命題點三(2)解法一:-91-命題點一命題點二命題點三解法二:撤去磁場后,由于電場力垂直于豎直方向,它對豎直方向的分運動沒有影響,以P點為坐標原點,豎直向上為正方向,小球在豎直方向上做勻減速運動,其初速度為vy=vsin

θ⑤若使小球再次穿過P點所在的電場線,僅需小球的豎直方向上分位移為零,則有-33-命題點一命題點二命題點三解法二:-92-命題點一命題點二命題點三思維點撥(1)在撤去磁場前,小球受重力、洛倫茲力、電場力三個力作用,三力平衡。(2)撤去磁場后,可考慮把小球的運動分解成水平方向上和豎直方向上的運動,其中豎直方向上的運動為豎直上拋運動。-34-命題點一命題點二命題點三思維點撥(1)在撤去磁場前,-93-命題點一命題點二命題點三粒子在疊加場中運動的分析思路

-35-命題點一命題點二命題點三粒子在疊加場中運動的分析思路-94-命題點一命題點二命題點三即學即練3.(2017·全國卷Ⅰ)如圖,空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里。三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等,質量分別為ma、mb、mc。已知在該區(qū)域內,a在紙面內做勻速圓周運動,b在紙面內向右做勻速直線運動,c在紙面內向左做勻速直線運動。下列選項正確的是(

)A.ma>mb>mc

B.mb>ma>mcC.mc>ma>mb

D.mc>mb>ma答案解析解析關閉答案解析關閉-36-命題點一命題點二命題點三即學即練答案解析解析關閉-95-命題點一命題點二命題點三4.(多選)(2018·江西撫州模擬)向下的勻強電場和水平方向的勻強磁場正交的區(qū)域里,一帶電粒子從a點由靜止開始沿曲線abc運動到c點時速度變?yōu)榱?b點是運動中能夠到達的最高點,如圖所示,若不計重力,下列說法中正確的是(

)A.粒子肯定帶負電,磁場方向垂直于紙面向里B.a、c點處于同一水平線上C.粒子通過b點時速率最大D.粒子達到c點后將沿原路徑返回到a點答案解析解析關閉粒子開始受到電場力作用而向上運動,受到向右的洛倫茲力作用,則知電場力方向向上,故粒子帶負電;根據(jù)左手定則判斷磁場方向垂直于紙面向里,故A正確。將粒子在c點的狀態(tài)與a點進行比較,c點的速率為零,動能為零,根據(jù)能量守恒可知,粒子在c與a兩點的電勢能相等,電勢相等,則a、c兩點應在同一條水平線上;由于在a、c兩點粒子的狀態(tài)(速度為零,電勢能相等)相同,粒子將在c點右側重現(xiàn)前面的曲線運動,因此,粒子是不可能沿原曲線返回a點的,故B正確,D錯誤。根據(jù)動能定理得,粒子從a運動到b點的過程電場力做功最大,則b點速度最大,故C正確。故選ABC。答案解析關閉ABC-37-命題點一命題點二命題點三4.(多選)(2018·江西-96-命題點一命題點二命題點三現(xiàn)代科技中的電磁場問題解決實際問題的一般過程-38-命題點一命題點二命題點三現(xiàn)代科技中的電磁場問題-97-命題點一命題點二命題點三典例3(2016·全國卷Ⅰ)現(xiàn)代質譜儀可用來分析比質子重很多倍的離子,右圖為其示意圖,其中加速電壓恒定。質子在入口處從靜止開始被加速電場加速,經(jīng)勻強磁場偏轉后從出口離開磁場。若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速,為使它經(jīng)勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開磁場,需將磁感應強度增加到原來的12倍。此離子和質子的質量比約為(

)A.11 B.12

C.121

D.144答案解析解析關閉答案解析關閉-39-命題點一命題點二命題點三典例3(2016·全國卷Ⅰ)-98-命題點一命題點二命題點三思維點撥注意題給信息的含義,“經(jīng)勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開”意味著兩粒子在磁場中運動的半徑相等。-40-命題點一命題點二命題點三思維點撥注意題給信息的含義,-99-命題點一命題點二命題點三即學即練5.(多選)(2018·河北武邑期中)如圖所示,長方體玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液,在水槽左右側壁內側各裝一導體片,使溶液中通入沿x軸正向的電流I,沿y軸正向加恒定的勻強磁場B,圖中a、b是垂直于z軸方向上水槽的前后兩內側面,則(

)A.a處電勢高于b處電勢B.a處電勢等于b處電勢C.a處電勢小于b處電勢D.a處離子濃度大于b處離子濃度答案解析解析關閉ABC.電流向右,正離子向右運動,磁場的方向是豎直向上的,根據(jù)左手定則判斷可知,正離子受到的洛倫茲力的方向沿+z方向,正離子向a處運動,同理,知負離子向a處運動,所以a處整體不帶電,a處的電勢和b處的電勢相同,故AC錯誤,B正確;D.由于正負離子都向a處運動,所以a處的離子濃度大于b處離子濃度,故D正確;故選BD。答案解析關閉BD

-41-命題點一命題點二命題點三即學即練答案解析解析關閉-100-命題點一命題點二命題點三6.(多選)(2018·河北衡水中學模擬)如圖所示,一對間距可變的平行金屬板C、D水平放置,兩板間有垂直于紙面向里的勻強磁場B。兩板通過滑動變阻器與鉛蓄電池相連,這種鉛蓄電池能快速轉換到“逆變”狀態(tài),即外界電壓過低