（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第8章 加强1讲 带电粒子在复合场中的运动

（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第8章 加强1讲 带电粒子在复合场中的运动内容摘要：

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考点一 70带电粒子在相邻复合场中的运动一、 “电偏转”和“磁偏转”的比较垂直进入磁场(磁偏转) 垂直进入电场( 电偏转)情景图受力 FBB，大小不变，方向总指向圆心，方向变化，变力 E 大小、方向不变，为恒力运动规律匀速圆周运动r ，T 平抛运动vxv 0，v y t v 0t，y T2 ，具有等时性变 变化二、解题思路1 个示范例 ( 多选)(2013浙江高考)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子 P和 ，经电压为 U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图 83 2、1 所示，已知离子 P 在磁场中转过 30 后从磁场右边界射出在电场和磁场中运动时，离子 P 和 世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 3 1A在电场中的加速度之比为 11B在磁场中运动的半径之比为 13C在磁场中转过的角度之比为 12D离开电场区域时的动能之比为 13【解析】离子 P 和 的质量相等 ，在电场中所受的电场力之比为 13，所以加速度之比为 13，A 项错误；离开电场区域时的动能之比为 13 初速度可忽略的磷离子P 和 ，经电压为 U 的电场加速后，由动能定理可得，离开电场区域时的动能之比为它们的带电量之比为 13，D 项正确；在磁场转动时洛伦兹力提供向心力 m 可得 r ，B 3、项正确；设 P 在磁场中运动半径为 R，由几何知识可得磁场的宽1 3度为 R，而 的半径为 R，由几何知识可得 在磁场中转过的角度为 60，P 在磁32场中转过的角度为 30，所以离子 P 和 在磁场中转过的角度之比为 12，C 项正确【答案】1 个预测例 图 83 2如图 832 所示，空间以 界，上方有大小为 E、方向竖直向下的匀强电场、下方有垂直于纸面向里的匀强磁场，以过 O 点的竖直虚线 界，左侧到 和右侧到 有磁感应强度大小不同的垂直于纸面向里的匀强磁场，0，现在 A 点上方某一点以一定的初速度水平向右射出一带电粒子，粒子的质量为 m，电荷量为 q，粒子恰好从 中点垂直 入 侧磁场并 4、垂直 子从 恰好以竖直向上的速度进入匀强电场，O L，不计粒子的重力，求：(1)粒子初速度 大小；(2)侧磁场磁感应强度 大小和右侧磁场磁感应强度 大小【审题指导】(1)明确磁场、电场的分布特点(2)粒子在 上区域做类平抛运动，在 域和 域分别做匀速圆周运动【解析】(1)粒子射出后在电场中做类平抛运动，从 点垂直 入磁场，在电场中运动的水平位移 x 0，x v 0qEma，v y光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 12 )粒子进入磁场时的速度大小 v 2 0 O 进入左侧磁场，垂直 入右侧磁场，因此粒子在左侧磁场中做圆周运动的圆心为 O 点，做圆周运动的半径 m ，解得 动轨迹如图所示，由 5、于粒子经过 速度竖直向上，由几何关系得 034由 m ，解得 B23 33 案】(1)12)2 3 3371带电粒子在叠加复合场中的运动一、带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类1磁场力、重力并存(1)若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动(2)若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题2电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)(1)若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动(2)若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题3电场力、磁场力、重力并存(1)若三力平衡，一定做匀 6、速直线运动(2)若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动(3)若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 二、带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果图 83 3如图 83 3，有位于竖直平面上的半径为 R 的圆形光滑绝缘轨道，其上半部分处于竖直向下，场强为 E 的匀强电场中，下半部分处于垂直水平面向里的匀强磁场中；质量 7、为m，带正电，电荷量为 q 的小球，从轨道的水平直径的 M 端由静止释放，若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零，求：(1)磁感应强度 B 的大小；(2)小球对轨道最低点的最大压力；(3)若要小球在圆形轨道内做完整的圆周运动，求小球从轨道的水平直径的 M 端下滑的最小速度【解析】(1)设小球向右通过最低点的速率为 v，由题意得：2m 3)小球向左通过最低点时对轨道的压力最大FNmgm (3)要小球完成圆周运动的条件是在最高点满足：mgqEm 点到最高点由动能定理得： 12 21 12 20由可得 3RqEm【答案】(1) (2)6)3RqE (带电体) 在叠加场中运动的分析方法(1)弄清叠 8、加场的组成(2)进行受力分析(3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合(4)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解对于临界问题，注意挖掘隐含条件(5)记住三点：受力分析是基础运动过程分析是关键根据不同的运动过程及物理模型，选择合适的定理列方程求解考点三 72带电粒子在复合场中运动的应用实例四个应用实例对比装置 原理图 规律速度选择器若 ，粒子做匀速直线运动洛伦兹力偏转，使两极带电，当q B 9、 时，两极板间能达到最大电势差 U q ，有 v ，流量 Q( )2Bd 磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、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有人设想用如图 83 4 所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子粒子在电离室中电离后带正电，电量与其表面积成正比电离后，粒子缓慢通过小孔 入极板间电压为 U 的水平加速电场区域 I，再通过小孔 入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域，其中磁场的磁感应强度大小为 B，方向如图收集室的小孔 同一条水平线上半径为 粒子，其质量为 量为 好能沿 线射入收集室不计纳米粒子重力(V 球 r 3，S 球 4r 2)43(1)试求图中区 10、域的电场强度；(2)试求半径为 r 的粒子通过 的速率；(3)讨论半径 r 粒子刚进入区域时向哪个极板偏转光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 3 4【审题指导】(1)带正电粒子在电场中加速，获得速度后进入区域中(2)正离子在区域中做直线运动，即 F 电 F 洛【解析】(1)设半径为 粒子加速后的速度为 q 0U，设区域内电场12 20强度为 E，则，v 0q 0E，得 Ev 0B2)设半径为 r 的粒子的质量为 m、带电量为 q、被加速后的速度为 v，则 m( )q ( )2得 v )半径为 r 的粒子，在刚进入区域时受到的合力为F 合 qEqB(v 0v)，由 v 知，当 r，子会向上极 11、，F 合 h2h2Dh 1h 3析】由竖直上抛运动的最大高度公式得：h 1 ；当小球在磁场中运动到最高球应有水平速度，由能量守恒得：E k ，所以 h1加上12 20电场时，由运动的分解可知：在竖直方向上有 v 2 以 h1h 3，选项 D 正确20【答案】D3 9(多选)如图 839 为一“滤速器”装置的示意图a、b 为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔 O 进入 a、b 两板之间为了选取具有某种特定速率的电子，可在 a、b 间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能沿水平直线 动，由 O射出不计重力作用可能达到上述目的的办法是()A使 a 板电势高于 b 板，磁场方向垂直纸面向里B使 a 板电势低于 b 板，磁场方向垂直纸面向里C使 a 板电势高于 b 板，磁场方向垂直纸面向外D使 a 板电势低于 b 板，磁场方向垂直纸面向外【解析】电子能沿水平方向做直线运动，则电子所受的电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，当 a 板电势高于 b 板时，根据左手定则判断，磁场方向应垂直纸面向里，所以A 正确，C 错误；当 a 板电势低于 b 板时，根据左手定则判断，磁场方向应垂直纸面向外，所以 D 正确，B 错误【答案】310如图 83 10 所示是电磁流量计的示意图圆管由非磁性材料制成，。