（点击高考）2014高考物理一轮复习教学案 第八章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动1

（点击高考）2014高考物理一轮复习教学案 第八章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动1内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 带电粒子在复合场中的运动(对应学生用书第 146 页)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并互不重叠，或在同一区域，但交替出现的情况(2)复合场：电场与磁场在某一区域并存或电场、磁场和重力场在某一区域并存的情况2三种场的不同点力的特点 功和能的特点重力场 (1)大小 G )方向竖直向下 (1)重力做功和路径无关(2)重力做功改变物体的重力势能，重力做正功，重力势能减小静电场 (1)大小： F )方向：正电荷受力方向和电场强度方向相同，负电荷受力方向和电场强度方向相反(1)电场力做功和路径无关(2)电场力做功改变系统的电势能，电场力做正功，电势能减小磁场 2、 (1)洛伦兹力： f )方向：左手定则判定 洛伦兹力不做功，不改变粒子的动 )静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或匀速直线运动状态(2)匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动(3)较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线(4)分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成光世昌老师高中物理 3、精品资源免费下载地址 ， 重 力 是 恒 力 力 可 能 是 恒 力 匀 强 电 场 ， 也 可 能 是 变 力 非 匀 强 电 场 ； 若 带 电 粒 子 做 匀 速 直 线 运 动 ， 洛 伦 兹 力 一 般 为 恒 力 ， 若 做 曲 线 运 动 ， 洛 伦 兹 力 一 定 是 变 力 .【针对训练】31如图 831 所示，水平放置的平行金属板 a、 b 带有等量正负电荷， a 板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电的粒子在两板间做直线运动，粒子的重力不计关于粒子在两板间运动的情况，正确的是()A可能向右做匀加速直线运动B可能向左做匀加速直线运动C只能是向右做匀速直线运动 4、D只能是向左做匀速直线运动【解析】经受力分析可知电场力向下，洛伦兹力必向上，则速度向右；洛伦兹力与速度大小有关，因此只能为匀速直线运动【答案】)构造：如图 832 所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等组成图 832(2)原理：粒子由静止在加速电场中被加速，根据动能定理 v 匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，2：粒子轨迹半径、粒子质量、比荷等33回旋加速器(1)构造：如图 833 所示， D 形盒的缝隙处接交流电源 (2)原理：交变电流的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过 D 形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速由 ，得 ， 5、可见粒子获得的最大动能由磁感应强度 B 和 D 形盒半 决定，与加速电压无关【针对训练】21930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图 834 所示这台加速器由两个铜质 D 形盒构成，其间留有空隙下列说法正确的是()图 834A离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量【解析】离子在磁场中做匀速圆周运动，速度越大，轨道半径越大，所以离子要从加速器的中心附近进入加速器洛伦兹力总是垂直于速度的方向，所以磁场是不对离子做功的，它的作用只是改变离子的速度方向，而电场的作用才是加速离子，使之获得能量由此可见，选项 A、D 是正 6、确的【答案】 和磁感应强度 B 互相垂直这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器图 8352磁流体发电机磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能图 8363电磁流量计导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下横向偏转， a、 b 间出现电势差根据 a、 b 间电势差的大小可测量出管中液体的流量图 8374霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这种现象称为霍尔效应图 838【针对训练】39如图 839 所示， a 7、、 b 是位于真空中的平行金属板， a 板带正电， b 板带负电，两板之间的电场为匀强电场，场强为 场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为 处沿图中虚线方向入射，虚线平行于两板要想使电子在两板间能沿虚线运动，则 、 B 之间的关系应该是()A B B D E【解析】电子沿直线运动时，必有 ，A 正确案】A(对应学生用书第 147 页)答问题时要根据粒子所处的不同场中受力情况，运动情况的不同，分别选择不同的运动规律解题2带电粒子在电场中运动一般分为两种情况(1)加速：根据动能定理 12 2 12 21(2)偏转：根据类平抛运动的解题方法3带电粒子在磁场中的运动要根据磁场的边界条件，几何关系和圆周运动 8、知识解答(2012山东高考)如图 8310 甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为 L 的平行金属极板 极板中心各有一小孔 极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为 期为 t0 时刻将一个质量为 m、电荷量为 q(q0)的粒子由 子在电场力的作用下向右运动，在 t 时刻通过 不计粒子重力，不考虑极板外的电场)光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 310(1)求粒子到达 v 和极板间距 d；(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件；(3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在 t3 2，且速度恰好为零，求该过 9、程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小【审题视点】(1)粒子通过 与 u t 图象的变化规律相对应，故2)粒子恰好不与极板相撞的条件是 2R )粒子经过极板下无电场区域时不受外力作用，故做匀速直线运动，粒子在这一阶段的运动是审题中易出错的关键点【解析】(1)粒子由 2的过程，根据动能定理得2由式得 v 2a，由牛顿第二定律得 q 0d a 212(立式得 d .)设磁感应强度的大小为 B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 R，由牛顿第二定律得 m 满足 2R 式得 B .4L 2)设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为 d 立式得 2时速度恰好为零，粒子回到极板间应做匀减速运 10、动，设匀减速运动的时间为 据运动学公式得 d t2 式得 02联立式得 t 7，由式结合运动学公式得T 2 t联立式得 B .8 案】(1) (2) B204 2) 7 学即用】1(2012杭州模拟)如图 8311 所示，电子显像管由电子枪、加速电场、偏转磁场及荧光屏组成在加速电场右侧有相距为 d、长为 l 的两平板，两平板构成的矩形区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的右边界与荧光屏之间的距离也为 与加速电极上两小孔 电子枪发射质量为 m、电荷量为 e 的电子，经电压为 2射出，经磁场偏转后，最后打到荧光屏上若 l d，不计电子在进入加速电场前的速度32图 8311(1)求电子进入磁场 11、时的速度大小；(2)求电子到达荧光屏的位置与 O 点距离的最大值 的大小【解析】(1)设电子经电场加速后的速度大小为 动能定理得12 202)电子经磁场偏转后，沿直线运动到荧光屏，电子偏转的临界状态是恰好不撞在上板的右端，到达荧光屏的位置与 O 点距离即为最大值 图所示，有 )2 R2 d2 yml d， ，联立上式可得32 25 25d 2案】(1) (2) 25d 要看题目的具体要求，二要看粒子的种类2正确受力分析，根据受力特点确定是平衡问题、动力学问题还是功能关系问题3画出粒子运动轨迹，分清直线运动、圆周运动或比较复杂的曲线运动，找出临界点，深挖隐含条件图 8312如图 8312 所示，在长方形 域内有正交的电磁场， L，一带电粒子从 中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从 的中点 P 射出，若撤去磁场，则粒子从 c 点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)()A从 b 点射出B从 b、 P 间某点射出C从 a 点射出D从 a、 b 间某点射出【审题视点】(1)由带电粒子在复合场中能沿直线运动可确定电场力和洛伦。