復(fù)合場高考壓軸題學(xué)案

第十講復(fù)合場運動高考壓軸題【教學(xué)目的】（正文內(nèi)容均采用宋體11號字，標(biāo)題加粗）1、掌握分析電場和磁場區(qū)域獨立的帶電粒子的運動方法2、掌握分析空間區(qū)域同時存在電場、磁場等復(fù)合場中帶電粒子的運動方法【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（學(xué)生填寫，老師不用考慮）1、這節(jié)課，我可以掌握的內(nèi)容是：2、這節(jié)課，我有困難掌握的內(nèi)容可能是：3、我可能有的疑問是：=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③【課堂精講】（請老師填寫）題型一：電場和磁場區(qū)域獨立例題精講：（2022北京大學(xué)）如圖，在xOy直角坐標(biāo)系中，y>0的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，y<0的區(qū)域內(nèi)有豎直向下勻強電場，一個質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子從O點出射，初速度方向與x軸正方向夾角為θ(π/2<θ<π)，粒子在平面內(nèi)做曲線運動。若粒子的運動軌跡經(jīng)過OPQ三點，一直沿O、P、Q圍成的閉合圖形運動，已知P（0，4l）,Q（3l，0）,（1）求粒子初速度v的大小和θ。.（2）求場強大小E..?！倦y易程度】中等通關(guān)檢測:（2022北約）質(zhì)量相同的小球A、B，在運動過程中發(fā)生彈性正碰撞，則A的碰后速度（方向和大小，下同）等于B的碰前速度，B的碰后速度等于A的碰前速度。如圖所示，光滑水平絕緣大桌取為O-xy坐標(biāo)面，空間有豎直向下（圖中朝里）的勻強磁場B。（1）．O-xy平面上距O稍遠處的小球A，質(zhì)量m、電量q>0，初速度方向如圖所示，大小為v0。而后A將做勻速圓周運動，試求圓半徑R和周期T。（2）．圖中小球A1、A2質(zhì)量也同為m，電量也同為q，開始時分別位于y軸上的y1、y2（y2>y1）位置，初速度方向如圖所示，大小也同為。設(shè)A1、A2間可能發(fā)生的碰撞都是彈性碰撞，且不會相互轉(zhuǎn)移電荷（下同）。已知而后A1能到達y2處，試求y2-y1的可取值。（3）．圖中小球B的質(zhì)量也為m，電量也同為q，t=0時位于x軸上距O稍遠的x1位置，大小也為v0?，F(xiàn)在給你一個質(zhì)量為m，電量為-q，初速度大小為v0的小球B*。t=0時B*的初始位置和初始速度方向由你選定，但要求在t=（k+）T時刻（k為正整數(shù)），B球可達到x軸上，與x1相距盡可能遠的x2（x2>x1）位置，最后給出你所得的x2-x1值。（附注：解題時略去球之間的電作用力）【難易程度】中等題型二：空間區(qū)域同時存在電場和磁場例題精講：如下圖甲所示，在以O(shè)為坐標(biāo)原點的xOy平面內(nèi)，存在著范圍足夠大的電場和磁場。一個帶正電小球在0時刻以v0＝3gt0的初速度從O點沿+x方向（水平向右）射入該空間，在t0時刻該空間同時加上如下圖乙所示的電場和磁場，其中電場沿+y方向（豎直向上），場強大小，磁場垂直于xOy平面向外，磁感應(yīng)強度大小。已知小球的質(zhì)量為m，帶電量為q，時間單位t0，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭，空氣阻力不計。試求：（1）12t0末小球速度的大小。（2）在給定的xOy坐標(biāo)系中，大體畫出小球在0到24t0內(nèi)運動軌跡的示意圖。（3）30t0內(nèi)小球距x軸的最大距離?！倦y易程度】中等通關(guān)檢測:利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以電流I時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場EH，同時產(chǎn)生霍爾電勢差UH。當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，EH和UH達到穩(wěn)定值，UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UH＝RH，其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。（1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為l，請寫出UH和B、v、l的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖1中c、f哪端的電勢高。（v是導(dǎo)電電子定向移動的平均速率）（2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達式。（3）圖2是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體，相鄰永磁體的極性相反?；魻栐糜诒粶y圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖像如圖3所示。若在時間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達式?！倦y易程度】較難【課后鞏固】（請老師填寫，屬于學(xué)生課后的練習(xí)作業(yè)）結(jié)合精選練習(xí)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考，進一步理解知識點之間的銜接，構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生通過鞏固性的練習(xí)，進一步消化課程內(nèi)容，從而達到熟練掌握的目的。給出題目考查的知識點難易度、能力層次和答案解析。1.1922年英國物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎。若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖5所示，則下列相關(guān)說法中正確的是()A．該束帶電粒子帶負電B．速度選擇器的P1極板帶正電C．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，質(zhì)量越大D．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷q/m越小【難易程度】容易2．如下圖，豎直平面坐標(biāo)系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平勻強磁場和豎直向上的勻強電場，大小分別為B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強電場，大小也為E；第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道，軌道最高點與坐標(biāo)原點O相切，最低點與絕緣光滑水平面相切于N。一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上（y＞0）的P點沿x軸正方向進入第一象限后做圓周運動，恰好通過坐標(biāo)原點O，且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運動，過N點水平進入第四象限，并在電場中運動（已知重力加速度為g）。（1）判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量；（2）P點距坐標(biāo)原點O至少多高；（3）若該小球以滿足（2）中OP最小值的位置和對應(yīng)速度進入第一象限，通過N點開始計時，經(jīng)時間小球距坐標(biāo)原點O的距離s為多遠？【難易程度】中等【參考答案】（請老師填寫，所有課后習(xí)題參考答案附在學(xué)案最后面）1.答案：BD。解析：由帶電粒子在磁場B2中的偏轉(zhuǎn)方向可知，粒子帶正電，選項A錯誤；帶電粒子在如圖所示的速度選擇器中受到兩個力平衡，即qvB＝qE，因為受到的洛倫茲力方向向上，故受到的電場力方向向下，則P1極板帶正電，選項B正確；帶電粒子在右側(cè)的偏轉(zhuǎn)磁場中，半徑R＝eq\f(mv,qB2)，則比荷q/m越小，半徑越大，選項D正確，選項C錯誤。2．答案（1），小球帶正電；（2）PO的最小距離為：；（3）。解析：（1）小球進入第一象限正交的電場和磁場后，在垂直磁場的平面內(nèi)做圓周運動，說明重力與電場力平衡，qE＝mg①得②小球帶正電。（2）小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，設(shè)勻速圓周運動的速度為v、軌道半徑為r。有：③小球恰能通過半圓軌道的最高點并沿軌道運動，有：④由③④得：⑤PO的最小距離為：⑥（3）小球由O運動到N的過程中機械能守恒：mg·2R＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)⑦由④⑦得：⑧根據(jù)運動的獨