2019版高考物理大二轮复习浙江专用课件:专题三 电场与磁场 11 .pptx
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1、第11讲 带电粒子在磁场中的运动,-2-,带电粒子在有界磁场中运动问题,-3-,-4-,-5-,-6-,-7-,-8-,-9-,解题技法1.圆心的确定 (1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时,可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(图甲所示)。 (2)已知入射方向和入射点、出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(图乙所示)。,-10-,(3)带电粒子在不同边界磁场中的运动: 直线边界(进出磁场具有对称性,如图所示)。,平行边界(存在临界条件,如图所示)。,-11-
2、,圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图所示)。,-12-,2.半径的确定和计算 利用平面几何关系,求出该圆的可能半径(或圆心角),求解时注意以下几个重要的几何特点: (1)粒子速度的偏向角()等于圆心角(),并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2倍(如图所示),即=2。 (2)直角三角形的应用(勾股定理):找到AB的中点C,连接OC,则AOC、BOC都是直角三角形。,-13-,3.运动时间的确定 粒子在磁场中运动一周的时间为T,当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时,其运动时间可由下式表示:,-14-,当堂练1 (2018年2月温州六校协作体期末,23)如图所示,正方形绝缘光滑水平台面WXYZ边
3、长L=1.8 m,距地面h=0.8 m。平行板电容器的极板CD间距d=0.1 m且垂直放置于台面,C板位于边界WX上,D板与边界WZ相交处有一小孔。电容器外的台面区域内(包括边界)有磁感应强度B=1 T、方向竖直向上的匀强磁场。电荷量q=510-13 C的微粒静止于W处,在CD间加上恒定电压U=2.5 V,板间微粒经电场加速后由D板所开小孔进入磁场(微粒始终不与极板接触),然后由XY边界离开台面。在微粒离开台面瞬时,静止于X点正下方水平地面上A点的滑块获得一水平速度,在微粒落地时恰好与之相遇。假定微粒在真空中运动、极板间电场视为匀强电场,滑块视为质点,滑块与地面间的动摩擦因数=0.2,g取10
4、 m/s2。,-15-,(1)求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板的极性; (2)求由XY边界离开台面的微粒的质量范围; (3)若微粒质量m0=110-13 kg,求滑块开始运动时所获得的速度。 (可能用到的数学知识:余弦定理a2=b2+c2-2bccos A,正弦定理 ,其中a、b、c分别为三角形的三条边的长度,A和B分别是边长为a和b的三角形两条边所对应的角),-16-,答案:(1)1.2510-11 N C板带正电,D板带负电 (2)8.110-14 kgm2.8910-13 kg (3)4.15 m/s,解析:(1)微粒在极板间所受电场力为: 代入数据得:F=1.2510-11 N
5、 由于微粒带正电且在两板间做加速运动,故C板带正电,D板带负电。,-17-,-18-,(3)如图,微粒在台面以速度v做以O为圆心,R为半径的圆周运动,从台面边缘P点沿与XY边界成角飞出做平抛运动,落地点为Q,水平距离为s,下落时间为t。设滑块质量为M,获得速度v0后在t内沿与平台前侧面成角方向,以加速度a做匀减速运动到Q点,经过位移为k。,-19-,带电粒子在磁场中运动的临界、极值问题 【典题2】(2017浙江选考10月,23)如图所示,x轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,坐标原点处有一正离子源,单位时间在xOy平面内发射n0个速率均为v的离子,分布在y轴两侧各为的范围内。在x轴上放置长度为L
6、的离子收集板,其右端点距坐标原点的距离为2L,当磁感应强度为B0时,沿y轴正方向入射的离子,恰好打在收集板的右端点。整个装置处于真空中,不计重力,不考虑离子间的碰撞,忽略离子间相互作用。,-20-,(1)求离子的比荷 ; (2)若发射的离子被收集板全部收集,求的最大值; (3)假设离子到达x轴时沿x轴均匀分布。当=37,磁感应强度在B0B3B0的区间取不同值时,求单位时间内收集板收集到的离子数n与磁感应强度B之间的关系。(不计离子在磁场中运动的时间),-21-,(2)如图1所示,以最大值m入射时,有 x=2R(1-cos m)=L或2Rcos m=L,-22-,(3)BB0,全部收集到离子时的
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