高考物理復(fù)習(xí)專題八磁場第3講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動市賽課公開課一等獎省名師獲獎?wù)n件

第3講帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動1/32

一、復(fù)合場與組合場

1．復(fù)合場：________、________、________共存，或其中某兩種場共存區(qū)域． 2．組合場：________與________各位于一定區(qū)域內(nèi)，并不重合，或在同一區(qū)域內(nèi)，電場、磁場分時(shí)間段或分區(qū)域交替出現(xiàn)．電場磁場重力場電場磁場2/323．重力考慮是否分三種情況很小忽略

(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等普通不做特殊交代就能夠不計(jì)其重力，因?yàn)槠渲亓ζ胀ㄇ闆r下與電場力或磁場力相比________，能夠________；而對于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等不做特殊交代時(shí)就應(yīng)該考慮其重力． (2)在題目中有明確交代是否要考慮重力，這種情況比較正規(guī)，也比較簡單． (3)對未知帶電粒子其重力是否可忽略又沒有明確時(shí)，可采取假設(shè)法判斷，假設(shè)重力計(jì)或者不計(jì)，結(jié)合題給條件得出結(jié)論若與題意相符則假設(shè)正確，不然假設(shè)錯(cuò)誤．3/324/325/323．速度選擇器(如圖8-3-3所表示)圖8-3-3

(1)平行板中電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直．這種裝置能把含有一定速度粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器．

(2)帶電粒子能夠沿直線勻速經(jīng)過速度選擇器條件是qE＝qvB，即v＝________，與粒子電性、電荷量和質(zhì)量無關(guān)．6/32

4．磁流體發(fā)電機(jī) (1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它能夠把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能． (2)依據(jù)左手定則，如圖8-3-4所表示B板是發(fā)電機(jī)________極． (3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間距離為l，等離子體速度為v，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能到達(dá)最大電勢差U＝Blv.圖8-3-4正7/325．電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)和原理：如圖8-3-5所表示，一圓形(也可是其它形狀)導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有能夠?qū)щ娨后w在管內(nèi)流動，導(dǎo)電液體中自由電荷(正、負(fù)離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使a、b間出現(xiàn)電勢差．當(dāng)自由電荷所受到電場力與洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間電勢差就保持穩(wěn)定．圖8-3-58/32

【基礎(chǔ)檢測】

1．(多項(xiàng)選擇)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它能夠把物體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖8-3-6所表示是它示意圖．平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)磁場，將一束等離子體(即高溫下電離氣體，含有大量正、負(fù)離子)噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓．假如把A、B和用電器連接，A、B就是直流電源兩個(gè)電極，設(shè)A、B兩板間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′，等離子體以速度v沿垂直于磁場方向射入A、B兩板之間，則以下說法正確是()9/32圖8-3-6A．A是直流電源正極B．B是直流電源正極C．電源電動勢為B′dvD．電源電動勢為qvB′答案：BC10/32

2．(多項(xiàng)選擇)勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出盤旋加速器，工作原理示意圖如圖8-3-7所表示．置于真空中“D”形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過時(shí)間可忽略．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U.若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為＋q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力影響．則以下說法正確是()圖8-3-711/32答案：AC12/32考點(diǎn)1盤旋加速器和質(zhì)譜儀【考題題組】1．(多項(xiàng)選擇，年河南試驗(yàn)中學(xué)月考)如圖8-3-8所表示是醫(yī)用盤旋加速器示意圖，其關(guān)鍵部分是兩個(gè)“D”形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源相連．現(xiàn)分圖8-3-813/32答案：BC14/32

2．(年新課標(biāo)Ⅱ卷)當(dāng)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍離子，其示意圖如圖8-3-9所表示，其中加速電壓恒定．質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場．若某種一價(jià)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(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來12倍．此離子和質(zhì)子質(zhì)量比約為()圖8-3-9A．11B．12C．121D．14415/3216/32考點(diǎn)2帶電粒子在組合場中運(yùn)動⊙重點(diǎn)歸納1．在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場中可能運(yùn)動性質(zhì)項(xiàng)目在場強(qiáng)為E勻強(qiáng)電場中在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中初速度為零做初速度為零勻加速直線運(yùn)動保持靜止初速度垂直場線做勻變速曲線運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)做勻速圓周運(yùn)動初速度平行場線做勻變速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動特點(diǎn)受恒力作用，做勻變速運(yùn)動洛倫茲力不做功，動能不變17/322.“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”比較項(xiàng)目電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以v⊥E進(jìn)入勻強(qiáng)電場帶電粒子以v⊥B進(jìn)入勻強(qiáng)磁場受力情況只受恒定電場力只受大小恒定洛倫茲力運(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)律類平拋規(guī)律、牛頓第二定律牛頓第二定律、向心力公式18/32(續(xù)表)19/323．如圖8-3-10所表示，在坐標(biāo)系xOy第一象限內(nèi)斜線OC上方存在垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，第四象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知、方向垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場，第三象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向勻強(qiáng)電場，在x軸負(fù)半軸上有一接收屏GD，GD＝2OD＝d，現(xiàn)有一帶電粒子(不計(jì)重力)從y軸上A點(diǎn)，以初速度v0水平向右垂直射入勻強(qiáng)磁場，恰好垂直O(jiān)C射出，并從x軸上P點(diǎn)(未畫出)進(jìn)入第四象限內(nèi)勻強(qiáng)磁場，粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又垂直y軸進(jìn)入勻強(qiáng)電場并被接收屏接收，已知OC與x【考題題組】20/32

圖8-3-1021/3222/3223/3224/32考點(diǎn)3帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動⊙重點(diǎn)歸納1．三種場力特點(diǎn)項(xiàng)目大小方向做功特點(diǎn)注意點(diǎn)重力一直為mg一直豎直向下與路徑無關(guān)，與豎直高度差相關(guān)，WG＝mgh(1)基本粒子可不計(jì)重力；(2)帶電粒子在電場中一定受電場力，而只有運(yùn)動電荷才有可能受洛倫茲力作用電場力F＝qE與場強(qiáng)方向非同即反與路徑無關(guān)，與始末位置電勢差相關(guān)，WAB＝qUAB洛倫茲力f＝qvBsinα垂直于速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度平面不論帶電粒子做什么運(yùn)動，洛倫茲力都不做功25/322.慣用結(jié)論

(1)帶電粒子在三個(gè)場共同作用下做勻速圓周運(yùn)動：必然是電場力和重力平衡，而洛倫茲力充當(dāng)向心力． (2)帶電粒子在三個(gè)場共同作用下做直線運(yùn)動：重力和電場力是恒力，它們協(xié)力也是恒力．當(dāng)帶電粒子速度平行于磁場時(shí)，不受洛倫茲力，所以可能做勻速運(yùn)動也可能做勻變速運(yùn)動；當(dāng)帶電粒子速度垂直于磁場時(shí)，一定做勻速運(yùn)動．26/32

【考題題組】

4．(多項(xiàng)選擇)如圖8-3-11所表示，空間存在水平向左勻強(qiáng)電場E和垂直紙面向外勻強(qiáng)磁場B，在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab、ac方向拋出兩帶電小球，不考慮兩帶電小球間相互作用，兩小球所帶電荷量一直不變，關(guān)于小球運(yùn)動，以下說法正確是()圖8-3-1127/32A．沿ab、ac方向拋出帶電小球都可能做直線運(yùn)動B．若沿ab運(yùn)動小球做直線運(yùn)動，則該小球帶正電，且一定是勻速運(yùn)動C．若沿ac運(yùn)動小球做直線運(yùn)動，則該小球帶負(fù)電，可能做勻加速運(yùn)動D．兩小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能均保持不變答案：AB28/32

5．(年吉林長春外國語學(xué)校質(zhì)檢)如圖8-3-12所表示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在第四象限存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸，一質(zhì)量為m，電荷量大小為q帶負(fù)電小球，從y軸上A點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)x軸上M點(diǎn)進(jìn)入電場和磁場，恰能做勻速圓周運(yùn)動，最終從y軸上N點(diǎn)沿垂直于