【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第8章第三節(jié) 帶電粒子在復(fù)合場中的運動課件 大綱人教

第三節(jié)帶電粒子在復(fù)合場中的運動

課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)帶電粒子在復(fù)合場中的運動基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、帶電粒子在復(fù)合場中的運動1．復(fù)合場：電場、磁場和重力場并存或兩種場并存，或分區(qū)域并存．粒子在復(fù)合場運動時要考慮__________、__________和重力作用．2．帶電粒子在復(fù)合場中的運動分類(1)靜止或勻速直線運動當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力_______時，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運動．靜電力洛倫茲力為零(2)勻速圓周運動當(dāng)帶電粒子所受的______與__________大小相等、方向相反時，帶電粒子在__________的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動．(3)非勻變速曲線運動當(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動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線．重力電場力洛倫茲力二、帶電粒子在復(fù)合場中運動的實例分析1．速度選擇器(如圖8－3－1)圖8－3－1(1)平行板間電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相_____．這種裝置能把具有一定_____的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器．垂直速度qvB2．磁流體發(fā)電機(jī)(如圖8－3－2)圖8－3－2(1)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)，它可以把___能直接轉(zhuǎn)化為____能．(2)根據(jù)左手定則，如圖中的B板是發(fā)電機(jī)_____．(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等離子體速度為v，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢差U＝_______.電正極Bdv內(nèi)3．電磁流量計(1)如圖8－3－3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．圖8－3－3洛倫茲力電勢差平衡4．霍爾效效應(yīng)在勻強(qiáng)磁磁場中放放置一個個矩形截截面的載載流導(dǎo)體體，當(dāng)磁磁場方向向與電流流方向垂垂直時，，導(dǎo)體在在與磁場場、電流流方向都都垂直的的方向上上出現(xiàn)了了_______．這個現(xiàn)現(xiàn)象稱為為霍爾效效應(yīng)，所所產(chǎn)生的的電勢差差稱為___________或霍爾電電壓，其其原理如如圖8－3－4所示．電勢差霍爾電勢勢差圖8－3－4特別提示示：分析帶電電粒子在在復(fù)合場場中的運運動時，，如果沒沒有明確確指出，，則對于于微觀粒粒子如電電子、質(zhì)質(zhì)子、α粒子、離離子等其其重力可可忽略不不計；對對于實際際物體，，如帶電電小球、、液滴、、金屬塊塊等一般般應(yīng)考慮慮重力．．課堂互動講練一、電偏偏轉(zhuǎn)和磁磁偏轉(zhuǎn)的的比較電

偏

轉(zhuǎn)磁

偏

轉(zhuǎn)受力特征F電＝qE恒力F洛＝qvB變力運動性質(zhì)勻變速曲線運動勻速圓周運動運動軌跡即時應(yīng)用用(即時突破破，小試試牛刀)1．(2011年撫順六六校聯(lián)合合體模擬擬)如圖8－3－5所示，一一帶電粒粒子以某某一速度度在豎直直平面內(nèi)內(nèi)做勻速速直線運運動，經(jīng)經(jīng)過一段段時間后后進(jìn)入一一垂直于于紙面向向里、磁磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度為B的最小小的圓圓形勻勻強(qiáng)磁磁場區(qū)區(qū)域(圖中未未畫出出磁場場區(qū)域域)，粒子子飛出出磁場場后垂垂直電電場方方向進(jìn)進(jìn)入寬寬為L的勻強(qiáng)強(qiáng)電場場，電電場強(qiáng)強(qiáng)度大大小為為E，方向向豎直直向上上．當(dāng)當(dāng)粒子子穿出出電場場時速速率變變?yōu)樵瓉淼牡谋叮阎獛щ婋娏Ｗ幼拥馁|(zhì)質(zhì)量為為m，電荷荷量為為q，重力力不計計．粒粒子進(jìn)進(jìn)入磁磁場前前的速速度與與水平平方向向成θ＝60°°角．試試回答答：圖8－3－5(1)粒子帶帶什么么電？？(2)帶電粒粒子在在磁場場中運運動時時速度度多大大？(3)該最小小的圓圓形磁磁場區(qū)區(qū)域的的面積積為多多大？？(3)如圖所示，，帶電粒子子在磁場中中所受洛倫倫茲力提供供向心力，，設(shè)粒子在在磁場中做做圓周運動動的半徑為為R，圓形磁場場區(qū)域的半半徑為r，則：答案：見解解析二、帶電粒粒子在復(fù)合合場中運動動的一般思思路1．帶電粒子子在復(fù)合場場中運動的的分析方法法和一般思思路(1)弄清復(fù)合場場的組成，，一般有磁磁場、電場場的復(fù)合，，磁場、重重力場的復(fù)復(fù)合，磁場場、電場、、重力場三三者的復(fù)合合．(2)正確受力分分析，除重重力、彈力力、摩擦力力外要特別別注意靜電電力和磁場場力的分析析．(3)確定帶電粒粒子的運動動狀態(tài)，注注意運動情情況和受力力情況的結(jié)結(jié)合．(4)對于粒子連連續(xù)通過幾幾個不同情情況的場的的問題，要要分階段進(jìn)進(jìn)行處理．．(5)畫出粒子運運動軌跡，，靈活選擇擇不同的運運動規(guī)律．．①當(dāng)帶電粒粒子在復(fù)合合場中做勻勻速直線運運動時，根根據(jù)受力平平衡列方程程求解．②當(dāng)帶電粒粒子在復(fù)合合場中做勻勻速圓周運運動時，應(yīng)應(yīng)用牛頓定定律結(jié)合圓圓周運動規(guī)規(guī)律求解．．③當(dāng)帶電粒粒子做復(fù)雜雜曲線運動動時，一般般用動能定定理或能量量守恒定律律求解．④對于臨界界問題，注注意挖掘隱隱含條件．．2．復(fù)合場中中粒子重力力是否考慮慮的三種情情況(1)對于微觀粒粒子，如電電子、質(zhì)子子、離子等等，因為其其重力一般般情況下與與電場力或或磁場力相相比太小，，可以忽略略；而對于于一些實際際物體，如如帶電小球球、液滴、、金屬塊等等一般應(yīng)當(dāng)當(dāng)考慮其重重力．(2)在題目中有明明確說明是否否要考慮重力力的，這種情情況比較正規(guī)規(guī)，也比較簡簡單．(3)不能直接判斷斷是否要考慮慮重力的，在在進(jìn)行受力分分析與運動分分析時，要由由分析結(jié)果確確定是否要考考慮重力．3．各種場力的的特點(1)重力的大小為為mg，方向豎直向向下，重力做做功與路徑無無關(guān)，重力勢勢能的變化總總是與重力做做功相對應(yīng)．．(2)電場力與電荷荷的性質(zhì)及電電場強(qiáng)度有關(guān)關(guān)，電場力做做功與路徑無無關(guān)，電勢能能的變化總是是與電場力做做功相對應(yīng)．．(3)洛倫茲力的大大小F＝qvB，其方向與速速度方向垂直直，所以洛倫倫茲力不做功功．特別提醒：(1)全面正確地分分析帶電粒子子的受力和運運動特征是解解題的前提，，尤其是電場場力和洛倫茲茲力的分析，，特別要注意意洛倫茲力要要隨帶電粒子子運動狀態(tài)的的變化而改變變．(2)注意重力、電電場力做功與與路徑無關(guān)，，洛倫茲力始始終和運動方方向垂直、永永不做功．即時應(yīng)用(即時突破，小小試牛刀)2．如圖8－3－6所示，豎直平平面xOy內(nèi)存在水平向向右的勻強(qiáng)電電場，場強(qiáng)大大小E＝10N/C，在y≥0的區(qū)域內(nèi)還存存在垂直于坐坐標(biāo)平面向里里的勻強(qiáng)磁場場，磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度大小B＝0.5T，一帶電荷量量q＝＋0.2C、質(zhì)量m＝0.4kg的小球由長l＝0.4m的細(xì)線懸掛于于P點，小球可視視為質(zhì)點．現(xiàn)現(xiàn)將小球拉至至水平位置A無初速釋放，，小球運動到到懸點P正下方的坐標(biāo)標(biāo)原點O時，懸線突然然斷裂，此后后小球又恰好好能通過O點正下方的N點．(g＝10m/s2)求：圖8－3－6(1)小球運動到O點時的速度大??；(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大小；(3)ON間的距離．答案：(1)2m/s(2)8.2N(3)3.2m經(jīng)典題型探究題型一帶電粒子在“組合場”中的運動(2009年高考全國卷卷Ⅱ)如圖8－3－7所示，在寬度度分別為l1和l2的兩個毗鄰的的條形區(qū)域中中分別有勻強(qiáng)強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)強(qiáng)電場，磁場場方向垂直于于紙面向里，，電場方向與與電、磁場分分界線平行向向右．一帶正正電荷的粒子子以速率v從磁場區(qū)域上上邊界的P點斜射入磁場場，然后以垂垂直于電、磁磁場分界線的的方向進(jìn)入電電場，最后從從電場邊界上上的Q點射出．例1已知PQ垂直于電場方方向，粒子軌軌跡與電、磁磁場分界線的的交點到PQ的距離為d.不計重力，求求電場強(qiáng)度與與磁感應(yīng)強(qiáng)度度大小之比以以及粒子在磁磁場與電場中中運動時間之之比．圖8－3－7【思路點撥】粒子在磁場中中做勻速圓周周運動，結(jié)合合幾何知識，，確定圓心和和半徑，從而而確定磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度和圓心心角(或時間間)．粒子子在電電場中中做類類平拋拋運動動時，，結(jié)合合平拋拋規(guī)律律可求求得電電場強(qiáng)強(qiáng)度及及運動動時間間．圖8－3－8【答案】見解析析【名師歸歸納】分析組組合場場中粒粒子的的運動動時，，應(yīng)分分別分分析粒粒子在在隔離離場中中的受受力情情況及及運動動軌跡跡，從從而選選取適適當(dāng)?shù)牡囊?guī)律律列式式求解解，且且要注注意粒粒子在在兩場場交界界處的的關(guān)鍵鍵點．．(2010年高考安安徽理綜綜卷)如圖8－3－9甲所示，，寬度為為d的豎直狹狹長區(qū)域域內(nèi)(邊界為L1、L2)，存在垂垂直紙面面向里的的勻強(qiáng)磁磁場和豎豎直方向向上的周周期性變變化的電電場(如圖乙所所示)，電場強(qiáng)強(qiáng)度的大大小為E0，E＞0表示電場場方向豎豎直向上上．t＝0時，一帶帶正電、、質(zhì)量為為m的微粒從從左邊界界上的N1點以水平平速度v射入該區(qū)區(qū)域，沿沿直線運運動到Q點后，做做一次完完整的圓圓周運動動，再沿沿直線運運動到右右邊界上上的N2點．Q為線段N1N2的中點，，重力加加速度為為g.上述d、E0、m、v、g為已知量量．題型二帶電粒子在“復(fù)合場”中的運動例2(1)求微粒所所帶電荷荷量q和磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?；(2)求電場變變化的周周期T；(3)改變寬度度d，使微粒粒仍能按按上述運運動過程程通過相相應(yīng)寬度度的區(qū)域域，求T的最小值值．圖8－3－9圖8－3－10圖8－3－11【方法技巧巧】(1)帶電粒子子在勻強(qiáng)強(qiáng)電場、、磁場及及重力場場中做圓圓周運動動時，重重力與電電場力平平衡，洛洛倫茲力力提供向向心力；；做直線線運動時時，三力力平衡；；(2)粒子交替做直直線運動、圓圓周運動，要要注意找圓周周運動的周期期與電場(或磁場)變化周期的關(guān)關(guān)系．(滿分樣板15分)在場強(qiáng)為B的水平勻強(qiáng)磁磁場中，一質(zhì)質(zhì)量為m、帶電荷量為為＋q的小球在O點由靜止釋放放，小球的運運動曲線如圖圖8－3－12所示．已知此此曲線在最低低點的曲率半半徑為該點到到x軸距離的2倍，重力加速速度為g.求：題型三帶電粒子在復(fù)合場中的一般曲線運動例3圖8－3－12(1)小球