带电粒子在复合场中的运动

自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理自主学习自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理1.会分析速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器等磁场的实际应用问题．2.会分析带电粒子在组合场、叠加场中的运动问题．考纲解读自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理基础梳理1.复合场(1)叠加场：电场、________、重力场共存或其中某两场共存．(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场________出现．磁场交替自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理2.三种场的比较项目名称力的特点功和能的特点重力场大小：G＝________方向：________重力做功与______无关重力做功改变物体的_________静电场大小：F＝________方向：a.正电荷受力方向与场强方向______b.负电荷受力方向与场强方向______电场力做功与________无关W＝________电场力做功改变________磁场洛伦兹力F＝________方向可用_______定则判断洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的________mg竖直向下路径重力势能qE相同相反路径qU电势能qvB左手动能自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理3.质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU＝12mv2.粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB＝mv2r.由以上两式可得r＝________，m＝________，qm＝________.1B2mUqqr2B22U2UB2r2自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理4.回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中．自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(2)原理：交流电源的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由qvB＝mv2r，得Ekm＝________，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关．q2B2r22m自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理5.磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把________直接转化为电能．(2)根据左手定则，如图中的B是发电机________．(3)磁流体发电机两极板间的距离为l，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则由qE＝qUl＝qvB得两极板间能达到的最大电势差U＝________.内能正极Blv自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理6.电磁流量计工作原理：如图所示，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，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即qvB＝________＝________，所以v＝________，因此液体流量Q＝Sv＝πd24·UBd＝πdU4B.非磁性材料qEqUdUBd自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理7.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，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了________，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图所示．磁场方向电势差自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理热点突破自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理1.“磁偏转”和“电偏转”的区别带电粒子在组合场中的运动电偏转磁偏转偏转条件带电粒子以v⊥E进入匀强电场带电粒子以v⊥B进入匀强磁场受力情况只受恒定的电场力只受大小恒定的洛伦兹力运动轨迹抛物线圆弧物理规律类平抛知识、牛顿第二定律牛顿第二定律、向心力公式自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理电偏转磁偏转基本公式L＝vty＝12at2a＝qEmtanθ＝atvqvB＝mv2rr＝mvqBT＝2πmqBt＝θT2πsinθ＝Lr做功情况电场力既改变速度方向，也改变速度的大小，对电荷要做功洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度的大小，对电荷永不做功物理图象自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理2.带电粒子在组合场中的运动问题，关键是要按顺序对题目给出的运动过程进行分段分析，把复杂问题分解成一个一个简单、熟悉的问题来求解，对于由几个阶段共同组成的运动还应注意衔接处的运动状态.解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法：自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理典题演示1(2017·泰州期初摸底)如图，直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场，电场强度E大小未知，MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B.今从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45°角的带正电粒子，该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R.若该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN，而第五次经过直线MN时恰好又通过O点．不计粒子的重力．求：自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(1)电场强度的大小．【答案】vB(2)该粒子再次从O点进入磁场后，运动轨道的半径．(3)该粒子从O点出发再次回到O点所需的时间．【答案】5R【答案】2Rv(2＋π)自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理【解析】(1)粒子的运动轨迹如图，先是一段半径为R的14圆弧到a点，接着恰好逆电场线匀减速运动到b点速度为零再返回a点速度仍为v，再在磁场中运动一段34圆弧到c点，之后垂直电场线进入电场做类平抛运动．自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理易知，Oc＝22R，类平抛运动的垂直和平行电场方向的位移都为s⊥＝s∥＝Ocsin45°＝2R，①所以类平抛运动时间为t3＝s⊥v＝2Rv，②又s∥＝12at23＝qE2mt23，③再者R＝mvqB，④由①②③④可得E＝vB.⑤自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(2)由平抛知识得tanβ＝2tanα＝2，所以v∥＝vtanβ＝2v.(或v∥＝at3＝qEm·2Rv＝qvBm！2Rv＝2v)v′＝v2＋v2∥＝5v.则第五次过MN进入磁场后的圆弧半径R′＝mv′qB＝5R.自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(3)粒子在磁场中运动的总时间为t1＝2πRv，⑥粒子在电场中的加速度为a＝qEm＝qvBm，粒子在做直线运动所需时间为t2＝2va＝2mvqvB＝2Rv，⑦由②⑥⑦式求得粒子从出发到第五次到达O点所需时间t＝t1＋t2＋t3＝2Rv(2＋π)．自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理题组训练11.(2016·无锡一模)如图所示，在平面中有一点P(4m,3m)，OP所在直线下方有垂直于纸面向里的匀强磁场，OP上方有平行于OP向上的匀强电场，电场强度E＝100V/m.现有质量为m＝1×10－6kg，电荷量q＝2×10－3C带正电粒子，从坐标原点O以初速度v＝1×103m/s垂直于磁场方向射入磁场，经过P点时速度方向与OP垂直，并进入电场，在经过电场中的M点(图中未标出)时的动能为O点时动能的2倍，不计粒子重力．求：自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(1)磁感应强度的大小．【答案】0.2T(2)P、M两点间的电势差．【答案】250V(3)粒子从O点运动到M点的时间．【答案】1.285×10－2s自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理【解析】(1)因为粒子过P时垂直于OP，所以OP为粒子圆周运动的直径，其值为5m.由qvB＝mv2R得B＝0.2T.(2)粒子进入电场后，做类平抛运动．由于EkM＝2EkO，且EkO＝EkP，由动能定理EkM－EkP＝qUPM，代入数据得UPM＝250V.自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(3)粒子在磁场中从O到P的运动时间为t1＝T2，T＝2πmBq，代入数据得t1＝7.85×10－3s.求粒子在电场从P到M的时间，可以从沿电场方向思考：UPM＝Ed，d＝12at22，a＝qEm，代入数据得t2＝0.5×10－2s.所以从O到M的总时间t＝t1＋t2＝1.285×10－2s.自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理2.(2015·南京三校联考)如图所示，区域Ⅰ中有竖直向上的匀强电场，电场强度为E;区域Ⅱ内有垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B；区域Ⅲ中有垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度为2B.一质量为m、带电荷量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场，并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强磁场中．求：自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径．(2)O、M间的距离．(3)粒子从第一次进入区域Ⅲ到离开区域Ⅲ所经历的时间t3.【答案】2mv0qB【答案】3mv202qE【答案】πm2qB自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理【解析】(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动，设粒子过A点时速度为v，由类平抛规律知v＝v0cos60°＝2v0，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得Bqv＝mv2R，所以R＝2mv0qB.自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(2)设粒子在电场中运动时间为t1，加速度为a，则有qE＝ma，v0tan60°＝at1，即t1＝3mv0qE，O、M两点间的距离为L＝12at21＝3mv202qE.自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(3)设粒子在Ⅲ区域磁场中运行时间为t3，粒子在Ⅲ区域磁场中运行周期为T3，则T3＝2πR3v，可得R3＝mv0qB，则t3＝180°360°T3，可得t3＝πm2qB.自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理1.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F洛不做功，故机械能守恒，由此可求解问题．带电粒子在叠加场中的运动自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理(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．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F洛不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题．自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理2.带电粒子在复合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解问题．自主学习热点突破第九章磁场高考总复习一轮复习导学案·物理典题演示2(2016·苏锡常镇二模)科学工作者常常用介质来显示带电粒子的径迹．如图所示，平面内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝4×10－2T.x轴上方为真空，x轴