高考物理二輪復(fù)習(xí) 知識(shí)點(diǎn)詳解整合訓(xùn)練《第二講帶電粒子在磁場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》總結(jié)課件.ppt

第2講帶電粒子在磁場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 答案 b 1 2012 廣東高考 質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子m和n 以不同的速率經(jīng)小孔s垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 運(yùn)行的半圓軌跡如圖4 2 3中虛線所示 下列表述正確的是 a m帶負(fù)電 n帶正電b m的速率小于n的速率c 洛倫茲力對(duì)m n做正功d m的運(yùn)行時(shí)間大于n的運(yùn)行時(shí)間 答案 a 2 2012 北京高考 處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子 僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流 那么此電流值 a 與粒子電荷量成正比b 與粒子速率成正比c 與粒子質(zhì)量成正比d 與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比 答案 d 3 2012 太原模擬 如圖4 2 4所示 兩個(gè)橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 圓的直徑和正方形的邊長(zhǎng)相等 兩個(gè)電子以相同的速度分別飛入兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域 速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直 進(jìn)入圓形磁場(chǎng)的電子初速度方向?qū)?zhǔn)圓心 進(jìn)入正方形磁場(chǎng)的電子初速度方向垂直于邊界 從中點(diǎn)進(jìn)入 則下面判斷正確的是 a 兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 其半徑一定相同b 兩電子在兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定不相同c 進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定先飛離磁場(chǎng)d 進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng) 答案 ad 1 組合場(chǎng)模型 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 重力場(chǎng) 或其中兩種場(chǎng) 并存 但各位于一定區(qū)域 并且互不重疊的情況 2 三種場(chǎng)力 1 重力g mg 方向總是豎直向下 恒力 做功只取決于初末位置的高度差 2 電場(chǎng)力f qe 方向與場(chǎng)強(qiáng)方向及電性有關(guān) 做功只取決于初末位置的電勢(shì)差 3 洛倫茲力f洛 qvb v b 方向用左手定則判定 洛倫茲力永不做功 如圖4 2 5所示 直線oa與y軸成 30 角 在aoy范圍內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) 在aox范圍內(nèi)有一個(gè)矩形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 該磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度b 0 2t 方向垂直紙面向里 一帶電微粒電荷量q 2 10 14c 質(zhì)量m 4 10 20kg 微粒在y軸上的某點(diǎn)以速度v0垂直于y軸進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng) 并以速度v 3 104m s垂直穿過(guò)直線oa 運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū)域后 最終又垂直穿過(guò)x軸 不計(jì)微粒重力 求 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 1 帶電微粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度v0多大 2 帶電微粒在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 3 畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖并求出最小矩形磁場(chǎng)區(qū)域的長(zhǎng)和寬 解析 1 帶電微粒做類平拋運(yùn)動(dòng)把速度v分解如圖所示 v0 vcos30 2 6 104m s 答案 1 2 6 104m s 2 0 3m 3 圖見(jiàn)解析0 6m0 56m 1 2012 襄陽(yáng)模擬 如圖4 2 6所示 兩導(dǎo)體板水平放置 兩板間電勢(shì)差為u 帶電粒子以某一初速度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 d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 答案 a 2 2012 大連模擬 如圖4 2 7所示 回旋加速器d形盒的半徑為r 所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 被加速的質(zhì)子從d形盒中央由靜止出發(fā) 經(jīng)交變電場(chǎng)加速后射出 設(shè)質(zhì)子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為t 若忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間 則下列說(shuō)法正確的是 a 如果只增大交變電壓u 則質(zhì)子在加速器中運(yùn)行時(shí)間將變短b 如果只增大交變電壓u 則電荷的最大動(dòng)能會(huì)變大c 質(zhì)子在電場(chǎng)中加速的次數(shù)越多 其最大動(dòng)能越大d 質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期是交流電源的周期的兩倍 答案 a 1 復(fù)合場(chǎng)模型 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 重力場(chǎng) 或其中兩種場(chǎng) 并存于同一區(qū)域的情況 2 運(yùn)動(dòng)情況分析帶電粒子在混合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng) 取決于帶電粒子所受的合外力及其初始狀態(tài)的速度 因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析 1 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí) 做勻速直線運(yùn)動(dòng) 如速度選擇器 2 當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力等值反向 洛倫茲力提供向心力時(shí) 帶電粒子在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3 受力分析及解題觀點(diǎn) 1 帶電粒子在混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是電磁學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)的結(jié)合 分析方法和力學(xué)問(wèn)題的分析方法基本相同 不同之處是多了電場(chǎng)力 洛倫茲力 2 帶電粒子在混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 除了利用力學(xué)即動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 能量觀點(diǎn)來(lái)分析外 還要注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用特點(diǎn) 如電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān) 洛倫茲力方向始終和運(yùn)動(dòng)速度方向垂直永不做功等 20分 2012 安徽江南十校聯(lián)考 如圖4 2 9所示 半圓有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓心o1在x軸上 oo1距離等于半圓磁場(chǎng)的半徑 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b1 虛線mn平行x軸且與半圓相切于p點(diǎn) 在mn上方是正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) 電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為e 方向沿x軸負(fù)向 磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b2 b1 b2均垂直紙面 方向如圖所示 有一群相同的正粒子 以相同的速率沿不同方向從原點(diǎn)o射入第 象限 其中沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子經(jīng)過(guò)p點(diǎn)射入mn后 恰好在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng) 粒子質(zhì)量為m 電荷量為q 粒子重力不計(jì) 1 求粒子初速度大小和有界半圓磁場(chǎng)的半徑 2 若撤去磁場(chǎng)b2 求經(jīng)過(guò)p點(diǎn)射入電場(chǎng)的粒子從y軸出電場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo) 3 試證明 題中所有從原點(diǎn)o進(jìn)入第 象限的粒子都能在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng) 3 證明 設(shè)從o點(diǎn)入射的任一粒子進(jìn)入b1磁場(chǎng)時(shí) 速度方向與x軸成 角 粒子出b1磁場(chǎng)與半圓磁場(chǎng)邊界交于q點(diǎn) 如圖所示 找出軌跡圓心 可以看出四邊形oo1qo2四條邊等長(zhǎng)是平行四邊形 所以半徑o2q與oo1平行 所以從q點(diǎn)出磁場(chǎng)速度與o2q垂直 即與x軸垂直 所以垂直進(jìn)入mn邊界 進(jìn)入正交電磁場(chǎng)e b2中都有qv0b2 eq 故粒子做直線運(yùn)動(dòng) 5分 答案 見(jiàn)規(guī)范解答 答案 d 2 2012 鄭州模擬 如圖所示 真空中存在著下列四種有界的勻強(qiáng)電場(chǎng)e和勻強(qiáng)磁場(chǎng)b區(qū)域 一帶正電的小球 電荷量為 q 質(zhì)量為m 從該復(fù)合場(chǎng)邊界上方的某一高度由靜止開(kāi)始下落 那么小球可能沿直線通過(guò)下列哪種復(fù)合場(chǎng)區(qū)域 解析 對(duì)帶正電的小球進(jìn)行受力分析可知只有在選項(xiàng)b所示的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域其所受洛倫茲力 重力 電場(chǎng)力可以平衡 故選b 答案 b 3 2012 浙江高考 如圖4 2 11所示 兩塊水平放置 相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上 兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面 從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m 水平速度均為v0 帶相等電荷量的墨滴 調(diào)節(jié)電源電壓至u 墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng) 進(jìn)入電場(chǎng) 磁場(chǎng)共存區(qū)域后 最終垂直打在下板的m點(diǎn) 1 判斷墨滴所帶電荷的種類 并求其電荷量 2 求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的值 3 現(xiàn)保持噴口方向不變 使其豎直下移到兩板中間的位置 為了使墨滴仍能到達(dá)下板m點(diǎn) 應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至b 則b 的大小為多少 答案 c 如圖4 2 13所示 在足夠大的空間范圍內(nèi) 同時(shí)存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度為e 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面固定在水平面上 斜面傾角為30 有一帶電的物體p靜止于斜面頂端 物體p對(duì)斜面無(wú)壓力 若給物體p一個(gè)水平的初速度使其向