高考物理总复习重点精品：带电粒子在复合场中的运动人教版ppt课件

1、第第3节节 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 一、复合场一、复合场1定义：复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存，或定义：复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存，或分区域存在分区域存在2三种场的比较三种场的比较3.带电粒子在复合场中运动的几种情况带电粒子在复合场中运动的几种情况(1)当带电粒子所受合力为零时，将处于当带电粒子所受合力为零时，将处于 或或 形状形状(2)当当 提供向心力，其他各力的合力为零时，带电粒子做匀提供向心力，其他各力的合力为零时，带电粒子做匀速圆周运动速圆周运动(3)当带电粒子所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速曲线运当带电

2、粒子所受合力大小与方向均变化时，将做非匀变速曲线运动这类问题普通只能用能量关系来处置动这类问题普通只能用能量关系来处置分析带电粒子在复合场中的运动时，必需同时思索各场的作用，全面分析带电粒子在复合场中的运动时，必需同时思索各场的作用，全面正确地分析带电粒子的受力和运动特征，尤其是洛伦兹力会随粒子运正确地分析带电粒子的受力和运动特征，尤其是洛伦兹力会随粒子运动形状的改动而变化动形状的改动而变化静止静止匀速直线运动匀速直线运动洛伦兹力洛伦兹力二、带电粒子在复合场中运动的典型运用二、带电粒子在复合场中运动的典型运用带电粒子在复合场中运动的重要运用，包括速度选择器、盘旋加速带电粒子在复合场中运动的重要

3、运用，包括速度选择器、盘旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等器、磁流体发电机、电磁流量计等1速度选择器速度选择器(如下图如下图)(1)平行板中电场强度平行板中电场强度E和磁感应强度和磁感应强度B相互相互 这种安装能把这种安装能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器qEqvB 垂直垂直2盘旋加速器盘旋加速器(1)根本构造：盘旋加速器的中心部分是放置在磁根本构造：盘旋加速器的中心部分是放置在磁场中的两个场中的两个D形的金属扁盒形的金属扁盒(如下图如下图)，其根本组成为：，其根本组成为：粒子源两个粒子源两个D形金属盒匀强磁场高形金属盒匀强磁场高

4、频电源粒子引出安装频电源粒子引出安装一样一样 3磁流体发电机磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能能(2)根据左手定那么，如下图中的根据左手定那么，如下图中的B是发电机是发电机 (3)磁流体发电机两极板间的间隔为磁流体发电机两极板间的间隔为d，等离子体速度为，等离子体速度为v，磁场的磁，磁场的磁感应强度为感应强度为B，那么两极板间能到达的最大电势差，那么两极板间能到达的最大电势差U .正极正极Bvd电场力电场力 洛伦兹力洛伦兹力 同位素同位素 6霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方

5、向霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，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了 ，这个景象称为霍尔效应所产生的电势差称为霍尔电势，这个景象称为霍尔效应所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如下图差，其原理如下图电势差电势差1在如下图的匀强电场和匀强磁场共存的区域内在如下图的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力不计重力)，电子，电子能够沿程度方向向右做直线运动的是能够沿程度方向向右做直线运动的是()解析：假设电子程度向右运动，在解析：假设电子程度向右运动，在A图中电场力程度向左，洛伦兹力图中电

6、场力程度向左，洛伦兹力竖直向下，故不能够；在竖直向下，故不能够；在B图中，电场力程度向左，洛伦兹力为零，故图中，电场力程度向左，洛伦兹力为零，故电子能够程度向右做匀减速直线运动；在电子能够程度向右做匀减速直线运动；在C图中电场力竖直向上，洛伦图中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向下，当二者大小相等时，电子向右做匀速直线运动；在兹力竖直向下，当二者大小相等时，电子向右做匀速直线运动；在D图图中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向上，故电子不能够做程度向右的中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向上，故电子不能够做程度向右的直线运动，因此只需选项直线运动，因此只需选项B、C正确正确答案：答案：BC2.如下图，在长方

7、形如下图，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，区域内有正交的电磁场，abbc/2L，一，一带电粒子从带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的边的中点中点P射出，假设撤去磁场，那么粒子从射出，假设撤去磁场，那么粒子从c点射出；假设撤去电场，那点射出；假设撤去电场，那么粒子将么粒子将(重力不计重力不计)()A从从b点射出点射出B从从b、P间某点射出间某点射出C从从a点射出点射出D从从a、b间某点射出间某点射出答案：答案：C C3如下图，有一混合正离子束先后经过正交的电场、磁场区域如下图，有一混合正离子束先后经过正交的电场、磁场区域

8、和和匀强磁场区域匀强磁场区域，假设这束正离子流在区域，假设这束正离子流在区域中不偏转，进入区域中不偏转，进入区域后偏转半径后偏转半径r一样，那么它们一定具有一样的一样，那么它们一定具有一样的()A速度速度B质量质量C电荷量电荷量 D比荷比荷答案：答案：ADAD答案：答案：(1)2.5(1)2.510104T4T(2)1.1(2)1.110102m2m55 eV55 eV带电粒子在分别的电场、磁场中的运动带电粒子在分别的电场、磁场中的运动1带电粒子在匀强电场、匀强磁场中能够的运动性质带电粒子在匀强电场、匀强磁场中能够的运动性质2.“电偏转和电偏转和“磁偏转的比较磁偏转的比较(1)“电偏转和电偏转

9、和“磁偏转分别是利用电场和磁场对磁偏转分别是利用电场和磁场对(运动运动)电荷电荷的电场力和洛伦兹力的作用控制其运动方向和轨迹的电场力和洛伦兹力的作用控制其运动方向和轨迹(2)两类运动的受力情况和处置方法差别很大，要首先进展区别分两类运动的受力情况和处置方法差别很大，要首先进展区别分析，再根据详细情况处置析，再根据详细情况处置例例1在平面直角坐标在平面直角坐标xOy中，第中，第象限存在沿象限存在沿y轴负方向的匀强轴负方向的匀强电场，第电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B一质量为一质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电的粒

10、子从的带正电的粒子从y轴正半轴上的轴正半轴上的M点以点以速度速度v0垂直于垂直于y轴射入电场，经轴射入电场，经x轴上的轴上的N点与点与x轴轴 正方向成正方向成60角射入磁场，最后从角射入磁场，最后从y轴负半轴负半 轴上的轴上的P点垂直于点垂直于y轴射出磁场，如下图不轴射出磁场，如下图不 计粒子重力，求：计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从粒子从M点运动到点运动到P点的总时间点的总时间t.思绪点拨思绪点拨根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨

11、迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解带电粒子在复合场中运动的普通思绪带电粒子在复合场中运动的普通思绪 1带电粒子在复合场中运动的分析方法和普通思绪带电粒子在复合场中运动的分析方法和普通思绪(1)弄清复合场的组成普通有磁场、电场的复合，磁场、重力场的弄清复合场的组成普通有磁场、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、摩擦力外要特别留意静电力和磁正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别留意静电力和磁 场力的分析场力的分析(3)确定带电粒子的运动形状

12、，留意运动情况和受力情况的结合确定带电粒子的运动形状，留意运动情况和受力情况的结合(4)对于粒子延续经过几个不同情况的场的问题，要分阶段进展处置对于粒子延续经过几个不同情况的场的问题，要分阶段进展处置(5)画出粒子运动轨迹，灵敏选择不同的运动规律画出粒子运动轨迹，灵敏选择不同的运动规律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 求解求解当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，运用牛顿定律结合圆当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，运用牛顿定律结合圆 周运动规律求解周运动规律求解当带电粒子做复杂曲线运动时，普通用动能定理或能量守

13、恒定律当带电粒子做复杂曲线运动时，普通用动能定理或能量守恒定律 求解求解对于临界问题，留意发掘隐含条件对于临界问题，留意发掘隐含条件2复合场中粒子重力能否思索的三种情况复合场中粒子重力能否思索的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，由于其重力普通情况对于微观粒子，如电子、质子、离子等，由于其重力普通情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实践物体，如下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实践物体，如带电小球、液滴、金属块等普通该当思索其重力带电小球、液滴、金属块等普通该当思索其重力(2)在标题中有明确阐明能否要思索重力的，这种情况比较正规，在标题中有明确阐明能

14、否要思索重力的，这种情况比较正规，也比较简单也比较简单(3)不能直接判别能否要思索重力的，在进展受力分析与运动分析不能直接判别能否要思索重力的，在进展受力分析与运动分析时，要由分析结果确定能否要思索重力时，要由分析结果确定能否要思索重力重力、电场力做功与途径无关，洛伦兹力一直和运动方向垂直，永重力、电场力做功与途径无关，洛伦兹力一直和运动方向垂直，永不做功，但洛伦兹力要随带电粒子运动形状的变化而改动不做功，但洛伦兹力要随带电粒子运动形状的变化而改动例例2如右图所示，在磁感应强度为如右图所示，在磁感应强度为B的程度匀的程度匀 强磁场中，有一足够长的绝缘细棒强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO在竖直

15、面内在竖直面内 垂直于磁场方向放置，细棒与程度面夹角为垂直于磁场方向放置，细棒与程度面夹角为.一质一质 量为量为m、带电荷量为、带电荷量为q的圆环的圆环A套在套在OO棒上，圆棒上，圆 环与棒间的动摩擦因数为环与棒间的动摩擦因数为，且，且0)速度大小速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，从图中由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分处进入的粒子对应表中的编号分别为别为()A3、5、4B4、2、5C5、3、2 D2、4、5答案：答案：D D解析：洛伦兹力方向一直与小球运动速度方向垂直，不做功，故解析：洛伦兹力方向一直与小球运动速度

16、方向垂直，不做功，故A A正正确、确、B B错误；小球在竖直方向受向上的电场力与向下的重力，二者大小错误；小球在竖直方向受向上的电场力与向下的重力，二者大小相等，试管向右匀速运动，小球的程度速度坚持不变，那么竖直向上的相等，试管向右匀速运动，小球的程度速度坚持不变，那么竖直向上的洛伦兹力分量大小不变，小球竖直向上做匀加速运动，即小球做类平抛洛伦兹力分量大小不变，小球竖直向上做匀加速运动，即小球做类平抛运动，故运动，故C C正确；小球竖直分速度增大，受程度向左的洛伦兹力分量增正确；小球竖直分速度增大，受程度向左的洛伦兹力分量增大，为维持试管匀速运动拉力大，为维持试管匀速运动拉力F F应逐渐增大，

17、应逐渐增大，D D正确正确答案：答案：ACDACD3如下图的安装，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电如下图的安装，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场一束同位素离子流从狭缝场一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，可以沿直线经过速射入速度选择器，可以沿直线经过速度选择器并从狭缝度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立刻进射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立刻进入场强大小为入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片的偏转电场，最后打在照相底片D上知同位素离子的上知同位素离子的电荷量为电荷量为q(q0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的的匀强电场和磁感应强度大小为匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片的匀强磁场，照相底片D与狭缝与狭缝S1、S2的连线平行且间隔为的连线平行且间隔为L，忽略重力的影响，忽略重力的影响(1)求从狭缝求从狭缝S2射出的离子速度射出的离子速度v0的大小；的大小；(2)假设打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度假设打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的间隔方向飞行的间隔为为x，求出，求出x与离子质量与离子质量m之间的关系式之间