2019-2020年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 帶電粒子茌復(fù)合場中的運動教案.doc
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2019-2020年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 帶電粒子茌復(fù)合場中的運動教案 本類考題解答錦囊 解答“帶電粒子在復(fù)合場中的運動”一類試題,主要了解以下內(nèi)容: 關(guān)于求解帶電粒子在復(fù)合場中運動的問題,首先要弄清是怎樣的一個復(fù)合場:是磁場與電場的復(fù)合還是磁場與重力場的復(fù)合,還是磁場、電場、重力場的復(fù)合其次,要正確的對帶電粒子進(jìn)行受力分析.接著,要準(zhǔn)確的對帶電粒子的運動形式作出判斷;假設(shè)帶電粒子受力平衡,它將處于靜止或勻速直線運動狀態(tài):假設(shè)帶電粒子所受合外力只充當(dāng)向心力,它將做勻速圓周運動;假設(shè)帶電粒子所受合外力恒定,它將做勻變速運動;假設(shè)帶電粒子所受合外力不恒定,它將做非勻變速曲線運動,在判斷出粒子的運動形式后,要結(jié)合受力特點與運動學(xué)公式或動量守恒、動能定理、能量守恒等列出方程,聯(lián)立求解. 綜上所述,求解帶電粒子在復(fù)合場中運動問題的一般步驟是:(1)選帶電粒子為研究對象. (2)對帶電粒子進(jìn)行受力分析.(3)依據(jù)受力情況判定帶電粒子的運動形式.(4)分析運動過程并結(jié)合力學(xué)規(guī)律列方程或畫圖象,然后求解. I 高考最新熱門題 1 (典型例題)如圖(9—3—1)所示,在Oxyz坐標(biāo)系所在的空間中,可能存在勻強電場或勻強磁場,也可能兩者都存在或都不存在.但如果兩者都存在,已知磁場平行于xy平面.現(xiàn)有一質(zhì)量為m帶正電q的點電荷沿z軸正方向射人此空間中,發(fā)現(xiàn)它做速度為vo的勻速直線運動.若不計重力,試寫出電場和磁場的分布有哪幾種可能性.要求對每一種可能性,都要說出其中電場強度、磁感應(yīng)強度的方向和大小,以及它們之間可能存在的關(guān)系.不要求推導(dǎo)或說明理由. 命題目的與解題技巧:考查帶電粒子在電場、磁場中運動的電場力、洛倫茲力的大小、方向判斷,注重判斷推理能力的考查. [解析] 以E和B分別表示電場強度和磁感應(yīng)強度,有以下幾種可能: (1)E=0,B=0. (2)E=0,B≠0.B的方向與z軸同向或反向,B的大小可任意. (3)E≠0,B≠0.磁場方向可在平行于zy平面的任何方向. 電場E的方向平行于xy平面,并與B的方向垂直. 當(dāng)迎著z軸正方向看時,由B的方向沿順時針轉(zhuǎn)90后就是E的方向. E和B的大小可取滿足關(guān)系式 的任何值. [答案] 見解析 2 (典型例題)如圖23—3—2所示,a、b是位于真空中的平行金屬板,a板帶正電,b板帶負(fù)電,兩板間的電場為勻強電場,場強為E同時在兩板之間的空間中加勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強度為且一束電子以大小為vo的速度從左邊S處沿圖中虛線方向入射,虛線平行于兩板,要想使電子在兩板間能沿虛線運動,則vo、E、B之間的關(guān)系應(yīng)該是 A.vo=E/B B.vo=B/E C.vo= D.v0= 答案: A 指導(dǎo):對電子進(jìn)行受力分析,電子的重力不計,則受到一個豎直向上的電場力,受一個豎直向下的洛倫茲力(由左手定則判斷),而題中要求電子在兩板間能沿虛線運動,則電子所受合外力必須為零,即電場力和洛茲力大小相等,方向相反,即Eq=qv0B,所以v0=A正確. 3 (典型例題)在圖23—3—3中虛線表示的區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場.取坐標(biāo)如圖,一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入此區(qū)域,在穿過此區(qū)域的過程中運動方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn).不計重力的影響,電場強度E和磁感應(yīng)強度B的方向可能是 A.E和B都沿x軸方向 B.E沿y軸正向,B沿z軸方向 C.E沿z軸正向,B沿y軸方向 D.E、B都沿z軸方向 答案: AB 指導(dǎo):從題干中“一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入此區(qū)域,在穿過此區(qū)域的過程中運動方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)入手,分析帶電粒子受力的可能情況.本題沒有說明帶電粒子的帶電性質(zhì),為便于分析,假定粒子帶正電,A選項中,磁場對粒子作用力為零,電場力與粒子運動方向在同一直線,方向不會發(fā)生偏移,A正確;B選項中,電場力方向向上,洛倫茲力方向向下,當(dāng)這兩個力平衡時,粒子方向可以始終不變,B正確.C選項中電場、洛倫茲力都是沿丁軸正方向,粒子將做曲線運動,C錯誤,D選項,電場力沿z軸方向,洛倫茲力沿y軸方向,兩力不可能平衡,粒子將做曲線運動,D錯誤. Ⅱ 題點經(jīng)典類型題 1 (典型例題)如圖 23—3-4所示,地面上有水平正交的勻強電場和勻強磁場,磁感強度為B,其中電場只分布在 X<0的空間內(nèi),場強為Z,一個帶正電的油滴經(jīng)X軸上的M點沿與水平成a=30角的方向直線進(jìn)入X>0的區(qū)域,要使油滴進(jìn)入X>0的區(qū)域后能在豎直方向上做勻速圓周運動,需在x >0的區(qū)域再加上一個勻強電場,最終油滴通過X軸上的N點,且MO=NO.求 (1)油滴運動的速率大??; (2)在X>0區(qū)域加的電場的場強大小及方向: (3)油滴從M點到N點用的時間. 命題惠目的與解題技巧:考查帶電粒子受重力、電場力、洛倫茲力三力之間的相互關(guān)系正確受力分析是解決問題的關(guān)鍵. [解析] (1)油滴在X<0區(qū)域受重力mg、電場力qE和洛倫茲力qVB的作用,油滴沿直線運動,重力和電場力又為恒力,所以洛倫茲力也應(yīng)為恒力,油滴做勻速直線運動,受力圖如23—3— 5所示,有qE=qVBsina,油滴速率為V =2E/B (2)油滴進(jìn)入X>0區(qū)域后受三個力做勻速圓周運動,其中重力和電場力一定抵消,所以電場方向豎直向上,有qE= mg而由(1)中得mg=qE以ctga,所以E= (3)油滴運動過程圖如圖(23—3—6)所示,O為圓心,△MPN為等腰三角形,∠_MNP=30,又ONP同為等腰三角形,由于∠OPN為60而∠OPO=30,所以∠OPN=30即∠ONP=30,所以O(shè)在X軸上,弧 PN對應(yīng)的圓心角為120,軌道半徑及 =mV/qB,MP=Rcot 30= 油滴由M到P的時間 油滴由P到N用的時間 又由(1)中得所以油滴由M到N的總時間 [答案] (1)V=2E/B (2)E=方向豎直向上 (3) 2 (典型例題)一質(zhì)子以速度v穿過相互垂直的電場和磁場區(qū)域而沒有偏轉(zhuǎn),如圖23—3-7所示,則 A.若電子以相同的速度v射入該區(qū)域,電子將會發(fā)生偏轉(zhuǎn) B.無論何種帶電粒子,只要以相同的速度v射入該區(qū)域都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.若質(zhì)子的入射速度v〉v,它將向上偏轉(zhuǎn),其軌跡既不是圓弧也不是拋物線 D.若質(zhì)子的入射速度v>v,它將向下偏轉(zhuǎn)而做類平拋運動 答案: BC 指導(dǎo):質(zhì)子穿過相互垂直的電場和磁場區(qū)域而沒有偏轉(zhuǎn),說明了它受的電場力和洛倫茲力是一對平衡力,有 qvB=qE,說明了v=E/B,當(dāng)電子以相同的速度射人該區(qū)域后,則電子所受到的電場力和洛倫茲力相對于質(zhì)子所到相應(yīng)的力均發(fā)生反向,故與帶電性質(zhì)無關(guān).由其速度表達(dá)式可以說明與帶電粒子所帶的電荷和質(zhì)量均無關(guān),所以只要以相同的速度射人該區(qū)域都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),所以A項錯,B項對.質(zhì)子的入射速度v′>v,它所受到的洛倫茲力大于電場力,由于質(zhì)子所受到的洛倫茲力方向向上,故質(zhì)子就向上偏轉(zhuǎn),由于質(zhì)子所受的電場力是一恒力,而洛倫茲力是一變力,故其軌跡既不是圓弧也不是拋物線.若質(zhì)子的入射速度v′- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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