2013届高考沪科版物理一轮复习课件：8.3 带电粒子在复合场中的运动.ppt

1、栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场第3节 带电粒子在复合场中的运动栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场基 础 梳 理 自 学 导 引一、复合场复合场是指电场、_和重力场并存,或其中某两场并存,或分区域存在.从场的复合形式上一般可分为如下四种情况:磁场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场相邻场;重叠场;交替场;交变场.二、带电粒子在复合场中的运动分类1.静止或匀速直线运动栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究

2、讲练互动第 8 章 磁 场当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于_状态或做_.静止匀速直线运动栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场2.匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小_,方向_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_运动.相等相反匀速圆周栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场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_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.非匀栏目导引基础梳理自学

3、导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场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.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场三、电场磁场分区域应用实例1.电视显像管电视显像管是应用电子束_(填“电偏转”或“磁偏转”)的原理来工作的,使电子束偏转的_(填“电场”或“磁场”)是由两对偏转线圈产生的.磁偏转磁场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场显像管工作时,由_发射电子束,利用磁场来使电子

4、束偏转,实现电视技术中的_,使整个荧光屏都在发光.阴极扫描栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场2.质谱仪(1)构造:如图831所示,由粒子源、_、_和照相底片构成.图831加速电场偏转磁场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(2)原理:粒子由静止被加速电场加速,根据动能定理可得关系式_栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场由以上两式可得出需要研究的物理量,如粒子轨道半径、粒子质量、比荷.r_,m_,_.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直

5、击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场3.回旋加速器(1)构造:如图832所示,D1、D2是半 圆 金 属 盒,D形 盒 的 缝 隙 处 接_电源.D形盒处于匀强磁场中.图832交流栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期_,粒子在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.相等栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场可见粒子获得的最大动能由_和D形盒_决定,与加速电压无关.四、

6、电场磁场同区域并存应用实例1.速度选择器磁感应强度B半径R栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场如图833所示,平行板中电场强度E的方向和磁感应强度B的方向互相_.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.带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是:_,垂直qEqvB栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场图833栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场2.磁流体发电机根据左手定则,如图834中的B板是发电机的正极.磁流体发

7、电机两极板间的距离为d,等离子体速度为v,磁场磁感应强度为B,则两极板间能达到的最大电势差U_.dvB栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场图834栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场3.电磁流量计如图835所示,圆形导管直径为d,用_制成,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,形成电场.非磁性材料栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场当自由电荷所受的_和_平衡时,a、b

8、间的电势差就保持稳定.图835电场力洛伦兹力栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场4.霍尔效应:在匀强磁场中放置一个 矩 形 截 面 的 载 流 导 体,当_与电流方向垂直时,磁场方向栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了_,这个现象称为霍尔效应.所产生的电势差称为霍尔电势差,其原理如图836所示.图836电势差栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场要 点 透 析 直 击 高 考一、带电粒子在不同复

9、合场中的运动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.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(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F洛不做功,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.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(2)若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂的曲线运动,因F洛不做功,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

10、衡,一定做匀速直线运动(2)若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(3)若合力不为零且与速度方向不垂直,做复杂的曲线运动,因F洛不做功,可用能量守恒或动能定理求解问题.4.复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等,栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力.(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的,这种情

11、况比较正规,也比较简单.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(3)不能直接判断是否要考虑重力的,在进行受力分析与运动分析时,要由分析结果确定是否要考虑重力.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场即时应用1.一个带电粒子穿过某一空间而未发生偏转,则下列说法中正确的是()A.此空间一定不存在磁场B.此空间可能有磁场,方向与电子的速度方向平行C.此空间可能有磁场,方向与电子的速度方向垂直栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场D.此空间可能有正交

12、的匀强电场和匀强磁场,它们的方向均与电子的速度方向垂直解析:选B D.带电粒子没有受到磁场力的原因有两种情况:一是没有磁场,一是磁场的方向与运动方向平行.如果既有电场又有磁场,当这两个力的合力为零时带电粒子也不会偏转.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场二、“磁偏转”和“电偏转”的比较电偏转磁偏转受力特征FEq 恒力FqvB变力运动性质匀变速线运动匀速圆周运动运动轨迹栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场电偏转磁偏转运动规律栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲

13、练互动第 8 章 磁 场电偏转磁偏转射出边界的速率v_v0vv0运动时间栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场即时应用2.(2012北京海淀一模)如图837所示,a、b是一对水平放置的平行金属板,板间存在着竖直向下的匀强电场.一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度v0沿平行于金属板的方向进入场区,栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场带电粒子进入场区后将向上偏转,并恰好从a板的右边缘处飞出;图837栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章

14、磁 场若撤去电场,在两金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场,则相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区后将向下偏转,并恰好从b板的右边缘处飞出.现上述的电场和磁场同时存在于两金属板之间,仍让相同的带电粒子栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场从同一位置以相同的速度进入场区,则下面的判断中正确的是()A.带电粒子将做匀速直线运动B.带电粒子将偏向a板一方做曲线运动C.带电粒子将偏向b板一方做曲线运动栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场D.无法确定带电粒子做哪种运动栏目导引基础梳理自学导引要点

15、透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场三、解决带电粒子在复合场中运动问题的基本思路1.弄清复合场的组成.一般有磁场、电场的复合;磁场、重力场的复合;磁场、电场、重力场三者的复合.2.正确受力分析,除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场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.对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题,要分阶段进行处理.5.画出粒子运动轨迹,灵活

16、选择不同的运动规律.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,根据受力平衡列方程求解.(2)当带电粒子在复合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.(3)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.(4)对于临界问题,注意挖掘隐含条件栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场特别提醒由于带电粒子在复合场中受力情况复杂,运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条

17、件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场即时应用3.(2012陕西西工大附中高三检测)狄拉克曾经预言,自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子,假设地面附近空中有一S极磁单极子,在竖直平面内的磁感线如图838所示,一带电微粒正在该磁单极子附近的水平面上做匀速圆周运动,栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场图中表示三个不同的水平面,则该微粒所在平面可能是图中的()图838栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8

18、 章 磁 场A.平面B.平面C.平面D.平面都可能解析:选C.由于粒子受到重力作用,故可知洛伦兹力既要提供做圆周运动的向心力,同时还要平衡重力作用,结合图中可知只有C选项中的平面才能同时满足以上两个要求,故C正确.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场题 型 探 究 讲 练 互 动例例11题型 1带电粒子在组合场中的应用(2011高考大纲全国卷)如图839所示,与水平面成45的平面MN将空间分成和两个区域.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速度v0从

19、平面MN上的P0点水平向右射入区.图839栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场粒子在区运动时,只受到大小不变、方向竖直向下的电场力作用,电场强度大小为E;在区运动时,只受到匀强磁场的作用,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里.求粒子首次从区离开时到出发点P0的距离.粒子的重力可以忽略.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【思路点拨】根据带电粒子在不同区域的运动规律,画出运动轨迹,同时把握住带电粒子在两区域过渡点的速度大小、方向是解题的关键.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演

20、练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【解析】带电粒子进入电场后,在电场力的作用下沿抛物线运动,其加速度方向竖直向下,设其大小为a,由牛顿定律得qEma图8310栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场弧所对的圆心角为2,则点P1到点P2的距离为s12r1sin栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础

21、梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【方法指引】解决带电粒子在组合场运动问题的思路方法:栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场变式训练如图8311所示,在矩形ABCD内对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长为L,AB边长为L.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场一个质量为m、电荷量q的带电粒子(不计重力)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场,图8311栏目导引基

22、础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上的Q点垂直于DC离开磁场,试求:(1)电场强度的大小;(2)带电粒子经过P点时速度的大小和方向;(3)磁场的磁感应强度的大小和方向.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第

23、 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场如图8312所示,足够长的光 滑 绝 缘 斜 面 与 水 平 面 的 夹 角 为(sin0.6),放在匀强电场和匀强磁场中,电场强度E50 V/m,方向水平向左,磁场方向垂直纸面向外.例例22题型 2带电粒子在叠加场中的运动栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场一个电荷量为q4102 C,质量m0.40 kg的光滑小球,以初速度v020 m/s从斜面底端向上滑,图8312栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练

24、互动第 8 章 磁 场然后又下滑,共经过3 s脱离斜面,求磁场的磁感应强度.(g取10 m/s2)【思路点拨】解此题的关键有两点:(1)带电小球在上滑和下滑两个过程的受力特点.(2)带电小球脱离斜面的原因及条件.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【解析】小球沿斜面向上运动过程中受力分析如图8313所示,由牛顿第二定律,得qEcosmgsinma1,图8313栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场小球

25、在离开斜面前做匀加速直线运动,a210 m/s2运动时间t21 s脱离斜面时的速度va2t210 m/s图8314栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【答案】5 T栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【方法引导】带电粒子(体)在叠加场中的运动问题求解要点:(1)受力分析是基础.在受力分析时是否考虑重力必须注意题目条件.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(2)运动过程分析是关键.在运动过程分析中应注意物体做直线运动,曲线运动及圆周运动

26、、类平抛运动的条件.(3)根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场互动探究(1)该题中小球沿斜面上滑的最大距离是多少？(2)若小球带负电,小球沿斜面上滑的时间是多少？栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场答案:(1)20 m(2)10 s栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场例例33题型 3带电粒子在复合场中运动的实例模型(满分样板18分)(2011高考北京理综卷)利用电场和磁场,可以

27、将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场如图8315所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝.图8315栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集.整个装置内部为真空.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场已知被加速的两种正离

28、子的质量分别是m1和m2(m1m2),电荷量均为q.加速电场的电势差为U,离子进入电场时的初速度可以忽略.不计重力,也不考虑离子间的相互作用.(1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1;栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度.若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场设磁感应强度大小可调

29、,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处.离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场.为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【思路点拨】此题的关键是将实际问题还原为带电粒子在复合场中的运动,然后根据复合场的特点分析粒子的受力和运动规律并进行计算.栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场解题样板规范步骤,该得的分一分不丢！栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章

30、 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场【名师归纳】以回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪等模型为载体考查带电粒子在复合场中的运动的试题在高考中曾多次出现,同学们要理解这些常见模型的原理.该题是质谱仪原理的应用,理解质谱仪时要注意两点:栏目导引基础梳理自学导引要点透析直击高考知能演练强化闯关题型探究讲练互动第 8 章 磁 场