2020届高考物理总复习教科版课件:第9章 磁场 专题讲座七 带电粒子在复合场中的运动 .ppt
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1、专题讲座七 带电粒子在复合场中的运动,核心探究,演练提升,核心探究 分类探究各个击破,考点一 带电粒子在复合场中的运动实例分析,【典例1】 (2017江苏卷,15)一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经过加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上.已知甲、乙两种离子的电荷量均为 +q,质量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M,N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用. (1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;,答案:(1)见解析,答案:(2)见解析,(2
2、)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d;,(3)若考虑加速电压有波动,在(U0-U)到(U0+U)之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件.,答案:(3)见解析,多维训练,1.电磁流量计的工作原理(2018河北安国段考)(多选)如图所示,一块长度为a,宽度为b,厚度为d的金属导体,当加有与侧面垂直的匀强磁场B,且通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面M,N间电压为U.已知自由电子的电荷量为e.下列说法中正确的是( ) A.M板比N板电势高 B.导体单位体积内自由电子数越多,电压表的示数越大 C.导体中自由电子定向移动的速度为
3、v= D.导体单位体积内的自由电子数为,CD,2. 回旋加速器的工作原理(2018四川成都模拟)(多选)粒子回旋加速器的工作原理如图所示,置于真空中的D型金属盒的半径为R,两金属盒间的狭缝很小,磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直,交变电流的频率为f,加速器的电压为U,若中心粒子源处产生的质子质量为m,电荷量为+e,在加速器中被加速.不考虑相对论效应,则下列说法正确是( ) A.质子被加速后的最大速度不能超过2Rf B.加速的质子获得的最大动能随加速电场U增大而增大 C.质子第二次和第一次经过D型盒间狭缝后轨道半径之比为 1 D.不改变磁感应强度B和交变电流的频率f,该加速器也可加速其他粒
4、子,AC,考点二 带电粒子在组合场中的运动,1.常见类型 (1)先电场后磁场 带电粒子先匀加速,后偏转,如图. 带电粒子先后都偏转,如图.,(2)先磁场后电场 带电粒子先偏转,后匀加速或匀减速,如图(甲). 带电粒子先后都偏转,如图(乙). (3)先后两个不同的磁场,2.处理思路,【典例2】 (2017全国卷,24)如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场.在x0区域,磁感应强度的大小为B0;x1).一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再次沿x轴正向时,求(不计重力),核心点拨 (1)粒子从B0进入B0磁场
5、速率不变.,(1)粒子运动的时间;,核心点拨(2)粒子在两个磁场各偏转180.,(2)粒子与O点间的距离.,方法技巧 “5步”突破带电粒子在组合场中的运动问题,多维训练,1. 先磁场后电场如图所示,在x轴上方存在匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.在x轴下方存在匀强电场,方向竖直向上.一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的a(0,h)点沿y轴正方向以某初速度开始运动,一段时间后,粒子与x轴正方向成45进入电场,经过y轴的b点时速度方向恰好与y轴垂直.求: (1)粒子在磁场中运动的轨道半径R和速度大小v1;,(2)匀强电场的电场强度大小E;,(3)粒子从开始到第三次经过
6、x轴的时间t总.,2.先电场后磁场(2017天津卷,11)平面直角坐标系xOy中,第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第象限存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示.一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍.粒子从坐标原点O离开电场进入磁场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等.不计粒子重力,问: (1)粒子到达O点时速度的大小和方向;,答案:(1) v0 与x轴正方向成45角斜向上,(2)电场强度和磁感应强度的大小之比.,考点三 带电粒子在叠加场中的运动,1.带电体在叠加场中无约束情况下的运动情况分类 (1)洛伦兹力
7、、重力并存 若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. 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. (2)静电力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子) 若静电力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. 若静电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)静电力、洛伦兹力、重力并存 若三力平衡,一定做匀速直线运动. 若重力与静电力平衡,一定做匀速圆周运动. 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,可用能量守恒定律或动能定理求解问题. 2.带电体在叠加场中有约束情况下的运动
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