2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 專題強(qiáng)化十一 帶電粒子在疊加場和組合場中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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專題強(qiáng)化十一帶電粒子在疊加場和組合場中的運(yùn)動(dòng) 第九章磁場 專題解讀 1 本專題是磁場 力學(xué) 電場等知識(shí)的綜合應(yīng)用 高考往往以計(jì)算壓軸題的形式出現(xiàn) 2 學(xué)習(xí)本專題 可以培養(yǎng)同學(xué)們的審題能力 推理能力和規(guī)范表達(dá)能力 針對(duì)性的專題訓(xùn)練 可以提高同學(xué)們解決難題壓軸題的信心 3 用到的知識(shí)有 動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn) 能量觀點(diǎn) 動(dòng)能定理 能量守恒 電場的觀點(diǎn) 類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 磁場的觀點(diǎn) 帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 內(nèi)容索引 命題點(diǎn)一帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng) 命題點(diǎn)二帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng) 課時(shí)作業(yè) 1 命題點(diǎn)一帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng) 1 帶電體在疊加場中無約束情況下的運(yùn)動(dòng) 1 洛倫茲力 重力并存 若重力和洛倫茲力平衡 則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若重力和洛倫茲力不平衡 則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 因洛倫茲力不做功 故機(jī)械能守恒 由此可求解問題 2 靜電力 洛倫茲力并存 不計(jì)重力的微觀粒子 若靜電力和洛倫茲力平衡 則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若靜電力和洛倫茲力不平衡 則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 因洛倫茲力不做功 可用動(dòng)能定理求解問題 3 靜電力 洛倫茲力 重力并存 若三力平衡 一定做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若重力與靜電力平衡 一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 若合力不為零且與速度方向不垂直 將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 因洛倫茲力不做功 可用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解問題 2 帶電體在疊加場中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電體在疊加場中受輕桿 輕繩 圓環(huán) 軌道等約束的情況下 常見的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng) 此時(shí)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(diǎn) 運(yùn)用動(dòng)能定理 能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解 分析 規(guī)范解答 分析 規(guī)范解答 1 規(guī)范解答 2 y x 返回 2 如圖所示 在豎直平面內(nèi) 水平x軸的上方和下方分別存在方向垂直紙面向外和方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 其中x軸上方的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1 并且在第一象限和第二象限有方向相反 強(qiáng)弱相同的平行于x軸的勻強(qiáng)電場 電場強(qiáng)度大小為E1 已知一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上的A 0 L 位置斜向下與y軸負(fù)半軸成60 角射入第一象限 恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng) 1 判定帶電小球的電性 并求出所帶電荷量q及入射的速度大小 2 為使得帶電小球在x軸下方的磁場中能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 需要在x軸下方空間加一勻強(qiáng)電場 試求所加勻強(qiáng)電場的方向和電場強(qiáng)度的大小 分析 規(guī)范解答 3 在滿足第 2 問的基礎(chǔ)上 若在x軸上安裝有一絕緣彈性薄板 并且調(diào)節(jié)x軸下方的磁場強(qiáng)弱 使帶電小球恰好與絕緣彈性板碰撞兩次從x軸上的某一位置返回到x軸的上方 帶電小球與彈性板碰撞時(shí) 既無電荷轉(zhuǎn)移 也無能量損失 并且入射方向和反射方向與彈性板的夾角相同 然后恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng)至y軸上的A 0 L 位置 則 彈性板至少多長 帶電小球從A位置出發(fā)到返回至A位置過程所經(jīng)歷的時(shí)間為多少 分析 I II 規(guī)范解答 2 命題點(diǎn)二帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng) 1 組合場 電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi) 并不重疊 電場 磁場交替出現(xiàn) 2 分析思路 1 劃分過程 將粒子運(yùn)動(dòng)的過程劃分為幾個(gè)不同的階段 對(duì)不同的階段選取不同的規(guī)律處理 2 找關(guān)鍵點(diǎn) 確定帶電粒子在場區(qū)邊界的速度 包括大小和方向 是解決該類問題的關(guān)鍵 3 畫運(yùn)動(dòng)軌跡 根據(jù)受力分析和運(yùn)動(dòng)分析 大致畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖 有利于形象 直觀地解決問題 例2 在如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy中 矩形區(qū)域OACD內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 5 0 10 2T 第一象限內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場 場強(qiáng)大小為E 1 0 105N C 已知矩形區(qū)域OA邊長為0 60m AC邊長為0 20m 在CD邊中點(diǎn)N處有一放射源 某時(shí)刻 放射源沿紙面向磁場中的各個(gè)方向均勻輻射出速率均為v 2 0 106m s的某種帶正電粒子 帶電粒子的質(zhì)量為m 1 6 10 27kg 電荷量為q 3 2 10 19C 不計(jì)粒子重力 計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 試求 1 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑 2 從N處射出的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最短路程 3 沿x軸負(fù)方向射出的粒子 從射出到從y軸離開所經(jīng)歷的時(shí)間 分析 規(guī)范解答 1 2 規(guī)范解答 3 返回 第1步 分階段 分過程 按照時(shí)間順序和進(jìn)入不同的區(qū)域分成幾個(gè)不同的階段 第2步 受力和運(yùn)動(dòng)分析 主要涉及兩種典型運(yùn)動(dòng) 如下 第3步 用規(guī)律 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 粒子垂直于磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場 磁偏轉(zhuǎn) 組合場中兩種典型的偏轉(zhuǎn) 電偏轉(zhuǎn) 粒子垂直于電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場 類平拋運(yùn)動(dòng) 磁偏轉(zhuǎn) 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 圓軌跡 找半徑 定圓心 電偏轉(zhuǎn) 類平拋運(yùn)動(dòng) 半徑公式 周期公式 初速度方向 電場方向 勻速直線運(yùn)動(dòng) 勻變速直線運(yùn)動(dòng) 帶電粒子在組合場中運(yùn)動(dòng)的分析思路 分析 規(guī)范解答 1 規(guī)范解答 2 v0 v 返回 4 x軸下方有兩個(gè)關(guān)于直線x 0 5a對(duì)稱的沿x軸的勻強(qiáng)電場 大小相等 方向相反 如圖甲所示 一質(zhì)量為m 帶電荷量為 q的粒子 不計(jì)重力 以初速度v沿y軸正方向從P點(diǎn)進(jìn)入電場 后從原點(diǎn)O以與過P點(diǎn)時(shí)相同的速度進(jìn)入磁場 圖中未畫出 粒子過O點(diǎn)的同時(shí)在MN和x軸之間加上按圖乙所示的規(guī)律發(fā)生周期性變化的磁場 規(guī)定垂直紙面向里為正方向 正向磁場與反向磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 且持續(xù)的時(shí)間相同 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后到達(dá)Q點(diǎn) 并且速度也與過P點(diǎn)時(shí)速度相同 已知P O Q在一條直線上 與水平方向夾角為 且P Q兩點(diǎn)橫坐標(biāo)分別為 a a 試計(jì)算 1 電場強(qiáng)度E的大小 2 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 3 粒子從P到Q的總時(shí)間 分析 規(guī)范解答 1 2 規(guī)范解答 3 a 返回 課時(shí)作業(yè) 3 1 如圖 在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy 其第一象限存在著正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 電場強(qiáng)度的方向水平向右 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里 一帶電荷量為 q 質(zhì)量為m的微粒從原點(diǎn)出發(fā)進(jìn)入復(fù)合場中 初速度方向與x軸正方向的夾角為45 正好做直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到A l l 時(shí) 電場方向突然變?yōu)樨Q直向上 不計(jì)電場變化的時(shí)間 微粒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后 正好垂直于y軸穿出復(fù)合場 不計(jì)一切阻力 求 1 電場強(qiáng)度E的大小 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 3 微粒在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 答案 1 正電荷 2 27 6J 3 2 26m 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 3 如圖所示 在xOy平面內(nèi)y軸與MN邊界之間有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場 y軸左側(cè)和MN邊界右側(cè)的空間有垂直紙面向里 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場 MN邊界與y軸平行且間距保持不變 一質(zhì)量為m 電荷量為 q的粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸負(fù)方向射入磁場 每次經(jīng)過磁場的時(shí)間均為t0 粒子重力不計(jì) 1 求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B 2 若t 5t0時(shí)粒子回到原點(diǎn)O 求電場區(qū)域的寬度d和此時(shí)的電場強(qiáng)度E0 3 若帶電粒子能夠回到原點(diǎn)O 則電場強(qiáng)度E應(yīng)滿足什么條件 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4