高三复习复合场ppt课件

1、1 1、直线边境进出磁场具有对称性、直线边境进出磁场具有对称性2 2、平行边境存在临界条件、平行边境存在临界条件3 3、圆形边境沿径向射入必沿径向射出、圆形边境沿径向射入必沿径向射出留意：从一边境射入的粒子，从同一边境射出时，留意：从一边境射入的粒子，从同一边境射出时，速度与边境的夹角弦切角相等。带电粒子沿径速度与边境的夹角弦切角相等。带电粒子沿径向射入圆形磁场区域内，必从径向射出。关注几种向射入圆形磁场区域内，必从径向射出。关注几种常见图形的画法，如下图：常见图形的画法，如下图：带电粒子在有界匀强磁场中的动态分析带电粒子在有界匀强磁场中的动态分析2带电粒子在复合场中的运动形状带电粒子在复合场

2、中的运动形状(1)当带电粒子所受合外力为零时，将在复合场中静止或当带电粒子所受合外力为零时，将在复合场中静止或做做 运动运动(2) 电场、磁场和重力场并存，带电粒子做匀速圆周运动，电场、磁场和重力场并存，带电粒子做匀速圆周运动，必然由洛伦兹力提供向心力，而重力和电场力平衡。必然由洛伦兹力提供向心力，而重力和电场力平衡。一、带电粒子在复合场中的运动一、带电粒子在复合场中的运动1复合场：复合场： 、 和重力场并存或两种场并存，或和重力场并存或两种场并存，或分区域存在粒子在复合场中运动时，要思索分区域存在粒子在复合场中运动时，要思索 、 的作用，有时也要思索重力的作用的作用，有时也要思索重力的作用电

3、场电场磁场磁场电场力电场力磁场力磁场力匀速直线匀速直线 如下图，盘旋加速器如下图，盘旋加速器D形盒的半径为形盒的半径为R，用来加速质量为用来加速质量为m、电荷量为、电荷量为q的质子，使质子的质子，使质子由静止加速到能量为由静止加速到能量为E后，由后，由A孔射出孔射出解：解：1质子在加速电场质子在加速电场中由静止加速，根据动能中由静止加速，根据动能定理有：定理有：Ek=eU 解析：解析：(2)带电粒子在磁场中运动，当半径到达带电粒子在磁场中运动，当半径到达D形盒的半径时动能最大，由牛顿第二定律有形盒的半径时动能最大，由牛顿第二定律有: evB 3.交流电变化的周期与粒子在磁场中做圆周运交流电变化

4、的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相等：动周期相等：eBm2T= 如下图为质谱仪的原理表示图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开场经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向程度向右。知带电粒子可以沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边境、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。可丈量出G、H间的间隔为l。带电粒子的重力可忽略不计。求 1粒子从加速电场射出时速度的大小。 2粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小和方向。 3带电粒子进入偏转

5、磁场的G点到H点的间隔。解解;1设带电粒子被加速电场加速后的速度为设带电粒子被加速电场加速后的速度为v，根据动能定理：根据动能定理： 解得：解得： 2带正电粒子以速度v进入相互垂直的电、磁场做直线运动，遭到程度向右的电场力qE，程度向左的洛伦兹力qvB1，用左手定那么可判别磁场B1方向垂直纸面向外。由由 可解得：可解得： qEqvB13粒子以速度粒子以速度v从从G进入偏转磁场，遭进入偏转磁场，遭到洛伦兹力做匀速圆周运动，到达照相到洛伦兹力做匀速圆周运动，到达照相底片的底片的H点，洛伦兹力提供了粒子运动点，洛伦兹力提供了粒子运动的向心力，根据牛顿第二定律，可得的向心力，根据牛顿第二定律，可得 q

6、mUBqBv21mR22将将1中的中的v代入，可解得：代入，可解得： G点到点到H点的间隔是点的间隔是:qmU2B2R2L2Rvm2qvB 如下图，在平面坐标系如下图，在平面坐标系xoy内，第内，第II、III象限象限内存在沿内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大轴正方向的匀强电场，电场强度大小为小为E,第第I、IV象限内存在磁场方向垂直于纸象限内存在磁场方向垂直于纸面向外的匀强磁场面向外的匀强磁场.一带正电的粒子从第一带正电的粒子从第III象象限中的限中的Q(-2L,-L)点以速度点以速度v0沿沿x轴正方向射轴正方向射出出,恰好从坐标原点恰好从坐标原点O进人磁场进人磁场,然后又从然后又从y

7、轴轴上的上的P(-2L,0)点射出磁场。不计粒子重力点射出磁场。不计粒子重力,求：求：(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径粒子在磁场中做圆周运动的半径r; (2) 粒子的比荷粒子的比荷q/m和磁场的磁感应强度大和磁场的磁感应强度大小小B； (3) 粒子从粒子从Q点出发运动到点出发运动到P点的时间点的时间t。2在平面直角坐标系在平面直角坐标系xOy中，第中，第象限存象限存在沿在沿y轴负方向的匀强电场，第轴负方向的匀强电场，第象限象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为磁感应强度为B.一质量为一质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电的粒子从的带正电的粒子从

8、y轴正半轴上的轴正半轴上的M点点以速度以速度v0垂直于垂直于y轴射入电场，经轴射入电场，经x轴上轴上的的N点与点与x轴正方向成轴正方向成=60角射入磁角射入磁场，最后从场，最后从y轴负半轴上的轴负半轴上的P点垂直于点垂直于y轴射出磁场，如下轴射出磁场，如下图不计粒子重力，求：图不计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.(1)设粒子过设粒子过N点时速度点时速度v，有，有 v=2v01212=cosq vv0qBmv02rmv2qmv232020mv粒子从粒子从M点运动到点运动到N点的过程，有点的过程，有qUMN=

9、 mv2- UMN= (2)粒子在磁场中以粒子在磁场中以O为圆心做匀速圆周运动，半径为为圆心做匀速圆周运动，半径为ON，有，有qvB= r= 1200(3) 设设ON长为长为x,由几何关系得由几何关系得x=rsin粒子在电场中运动的时间粒子在电场中运动的时间t1，有，有x =v0t1 得得t1= 3mqB2T23mqB3 323mqB2 mqB粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T= 设粒子在磁场中运动的时间设粒子在磁场中运动的时间t2，有，有t2= t2= t=t1+t2t= 如下图，在如下图，在xOy平面内，第平面内，第象限中有匀强电场，场强大小为象限中有匀强

10、电场，场强大小为E，方向沿方向沿y轴正方向，在轴正方向，在x轴的下方有轴的下方有匀强磁场，方向垂直于纸面向匀强磁场，方向垂直于纸面向里今有一个质量为里今有一个质量为m、电荷量为、电荷量为q的带负电的粒子的带负电的粒子(不计重力不计重力)，从，从y轴轴上的上的A点以初速度点以初速度v0垂直于电场方垂直于电场方向进入电场经电场偏转后，沿着向进入电场经电场偏转后，沿着x轴轴C点进入磁场，并能前往到原出发点进入磁场，并能前往到原出发点点A.求：求：tv0L A C1)粒子经过粒子经过C点时速度的大小和方向；点时速度的大小和方向；2磁感应强度的大小磁感应强度的大小BmqEaatyv220yvvv0tan

11、vvy221) 1 (ath RvmqvB2)2(?R 磁流体发电机如下图：将一束等离子体磁流体发电机如下图：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性电的微粒，而从整体来说呈中性)沿图中所示方沿图中所示方向放射入磁场，磁场中有两块金属板向放射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这，这时金属板上就聚集了电荷下述说法正确的选项时金属板上就聚集了电荷下述说法正确的选项是是()AA板带正电板带正电B有电流从有电流从b经用电器流向经用电器流向aC金属板金属板A、B间的电场方向向下间的电场方向向下D等离子体发生偏转的缘由是离

12、子所受的洛伦等离子体发生偏转的缘由是离子所受的洛伦兹力大于所受的电场力兹力大于所受的电场力解析：据左手定那么判别带正电微粒向下解析：据左手定那么判别带正电微粒向下偏转，故偏转，故B极带正电，即极带正电，即B极电势高，电极电势高，电流从流从b流向流向a，电场方向向上，电场方向向上答案：答案：BDBD+-+-电源 如图如图(b)，运动电荷在磁场中受洛伦兹力，运动电荷在磁场中受洛伦兹力发生偏转，正负离子分别到达发生偏转，正负离子分别到达B、A极板，极板，(B板为电源正极，故电流方向从板为电源正极，故电流方向从B经经R到到A)使使A、B板间存在匀强电场，并在电场板间存在匀强电场，并在电场力作用下偏转减

13、弱，直至当等离子体不力作用下偏转减弱，直至当等离子体不发生偏转即匀速穿过时，有发生偏转即匀速穿过时，有qvBEq. AB两板间两板间UEdBdv 根据全电路欧姆定律得：根据全电路欧姆定律得：IBdv/R. 如下图，相距为如下图，相距为d、板间电压为、板间电压为U的平行金属板的平行金属板M、N间有垂直纸面向里、磁感应强度为间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在的匀强磁场；在pOy区域区域内有垂直纸面向外、磁感应强度为内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场；的匀强磁场；pOx区域为无区域为无场区一正离子沿平行于金属板、垂直磁场射入两板间并做匀速场区一正离子沿平行于金属板、垂直磁场射入

14、两板间并做匀速直线运动，从直线运动，从H0，a点垂直点垂直y轴进入第轴进入第象限象限1求离子在平行金属板间的运动速度；求离子在平行金属板间的运动速度；2假设离子经假设离子经Op上某点分开磁场，上某点分开磁场，最后垂直最后垂直x轴分开第轴分开第象限，求离子象限，求离子在第在第象限磁场区域的运动时间；象限磁场区域的运动时间； 3要使离子一定能打在要使离子一定能打在x轴上，轴上，那么离子的荷质比那么离子的荷质比 应满足什么条件？应满足什么条件？解：解：1离子在平行板内匀速直线运动，因此有离子在平行板内匀速直线运动，因此有 又又 解得离子在平行板内的速度为解得离子在平行板内的速度为 2如图为离子在第如

15、图为离子在第I象限磁场区域内运动的轨迹图，象限磁场区域内运动的轨迹图，由几何关系得，轨迹半径为由几何关系得，轨迹半径为 轨迹对应的圆心角为轨迹对应的圆心角为 运动周期为运动周期为 运动时间为运动时间为 3要使离子一定能打在要使离子一定能打在x轴上，离子轴上，离子在磁场在磁场B中运动的最小半径如下图中运动的最小半径如下图由几何关系由几何关系 得得 由由 得得 即即 必需小于必需小于 电磁流量计广泛运用于丈量可导电流体如污水电磁流量计广泛运用于丈量可导电流体如污水 在管中的流量在单位时间内经过管内横截面的流体的体积在管中的流量在单位时间内经过管内横截面的流体的体积.为为了简化，假设流量计是如图了简

16、化，假设流量计是如图6所示的横截面为长方形的一段管道，所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与保流量计的两端与保送流体的管道相连图中虚线送流体的管道相连图中虚线.图中流量计的上下两面是金属资图中流量计的上下两面是金属资料，前后两面是绝缘资料料，前后两面是绝缘资料.现于流量计所在处加磁感应强度为现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两外表分别与一串接了电阻时，在管外将流量计

17、上、下两外表分别与一串接了电阻R的电流表的电流表的两端衔接，的两端衔接，I表示测得的电流值表示测得的电流值.知流体的电阻率为知流体的电阻率为，不计电流表，不计电流表的内阻，那么可求得流量为的内阻，那么可求得流量为 cbA. bR+ B. (aR+ )C. (cR+ ) D. (R+ )baabcAabBIcR设管中流体的流速为设管中流体的流速为v，那么在，那么在t时间内流体在管中向前挪动的时间内流体在管中向前挪动的间隔为间隔为vt, 流体在流体在t时间内都将流过横截面，设此横截面积为时间内都将流过横截面，设此横截面积为S，那么画线，那么画线的流体体积的流体体积V=Svt， 流体在该管中的流量为

18、流体在该管中的流量为Q= =Sv 横截面积横截面积S=bc，故流过流量计的流量，故流过流量计的流量Q=vbc 流体将切割磁感线，这样在流量计的上、下两面产生感应电动势流体将切割磁感线，这样在流量计的上、下两面产生感应电动势 E=Bc v在管外将流量计上、下两外表分别与一串接了在管外将流量计上、下两外表分别与一串接了电阻电阻R的电流表的两端衔接，如右图所示，的电流表的两端衔接，如右图所示， 可导电流体的电阻可导电流体的电阻r= 闭合电路中的电流等于闭合电路中的电流等于 rREI管中的流量为管中的流量为Q =Sv 时间恰从半圆形区时间恰从半圆形区域的边境射出，求粒子运动加速度大小域的边境射出，求粒

19、子运动加速度大小3假设仅撤去电场，带电粒子仍从假设仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入点射入但速度为原来的但速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时倍，求粒子在磁场中运动的时间间 如下图，在以坐标原点如下图，在以坐标原点O为圆心，半径为圆心，半径为为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为应强度为B，磁场方向垂直于，磁场方向垂直于xOy平面向里一带正电的粒子平面向里一带正电的粒子不计重力从不计重力从O点沿点沿y轴正方向以某一速度射人，带电粒子恰好做轴正方向以某一速度射人，带电粒子恰好做匀速直线运动，经匀速直线运动，经t0时间

20、从时间从P点射出点射出1电场强度的大小和方向电场强度的大小和方向2假设仅撤去磁场，带电粒子仍从假设仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以一样的速度射人，经点以一样的速度射人，经 2t0解：解：1设粒子从设粒子从O点进入是的速度为点进入是的速度为vo，由于粒子匀速直线运，由于粒子匀速直线运动，由洛伦兹力公式及共点力平衡条件有：动，由洛伦兹力公式及共点力平衡条件有： qE qvB 由匀速直线运动位移公式有：由匀速直线运动位移公式有： 联立联立12)式得：式得： 方向沿方向沿x轴正向。轴正向。 2撤去磁场后，粒子在匀强电场中做类平抛运动，撤去磁场后，粒子在匀强电场中做类平抛运动， xyv。由运动学公式有：由

21、运动学公式有： 粒子从半圆边境射出，故有：粒子从半圆边境射出，故有： 联立联立2)456式得：式得： -1-2-3-4-5-6-7在匀强电场中：在匀强电场中：(8)-maqE 3撤去电场后粒子进入磁场区域后做匀速圆周运动，洛伦兹撤去电场后粒子进入磁场区域后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。由左手定那么可知，圆心力提供向心力。由左手定那么可知，圆心 在在x轴负半轴上，粒子的运动轨迹如下图。轴负半轴上，粒子的运动轨迹如下图。 对粒子的圆周运动运用牛顿第二定律及洛对粒子的圆周运动运用牛顿第二定律及洛伦兹力公式有：伦兹力公式有： 联立联立2)789式得：式得： -9-10由几何关系可知：由几何关系可

22、知： -11-12粒子在磁场中运动的时间为：粒子在磁场中运动的时间为： 联立联立10)11式得：式得： 如图，坐标系如图，坐标系xOy在竖直平面内。在竖直平面内。x轴下方轴下方有匀强电场和匀强磁场，电场强度为有匀强电场和匀强磁场，电场强度为E、方向竖直向下，磁感应强、方向竖直向下，磁感应强度为度为B、方向垂直纸面向里。将一个带电小球从、方向垂直纸面向里。将一个带电小球从y轴上轴上P0，h点点以初速度以初速度v0竖直向下抛出，小球穿过竖直向下抛出，小球穿过x轴后，恰好做匀速圆周运动轴后，恰好做匀速圆周运动。不计空气阻力，知重力加速度为。不计空气阻力，知重力加速度为g。求：。求：1小球带正电还是带

23、负电；小球带正电还是带负电；2小球做圆周运动的半径；小球做圆周运动的半径；3小球从小球从P点到第二次经过点到第二次经过x轴所用的时间。轴所用的时间。解：解：1小球穿过小球穿过x轴后恰好做匀速圆轴后恰好做匀速圆周运动，画出小球运动的轨迹表示图周运动，画出小球运动的轨迹表示图有有qE = mg mgqEO点处受力分析点处受力分析qvB可知小球可知小球 带负电带负电 2小球经过小球经过O点时点时的速度为的速度为v，从，从P到到O ghv2v202解得：解得： 小球穿过小球穿过x轴后恰好做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律轴后恰好做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 求出求出 3从从P到到O，小球第一次经过，

24、小球第一次经过x轴，所用时间为轴，所用时间为t1v = v0 + gt1 从从O到到A，小球第二次经过，小球第二次经过x轴，所用时间为轴，所用时间为t2求出求出t = t1 + t2 = + 如下图，竖直放置的金属薄板如下图，竖直放置的金属薄板M、N间距为间距为d绝缘程度直杆左端从绝缘程度直杆左端从N板中央的小孔穿过，与板中央的小孔穿过，与M板固接，右端处板固接，右端处在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中质量为的匀强磁场中质量为m、带电量为、带电量为+q的中空小的中空小球球P，套在程度直杆上，紧靠，套在程度直杆上，紧靠M板放置，与杆的动摩擦因数为板放置，与杆的动摩擦因数为当当在在M、N板

25、间加上适当的电压板间加上适当的电压U后，后，P球将沿程度直杆从球将沿程度直杆从N板小孔射板小孔射出，试问：出，试问：1此时此时M、N哪个板的电势高？它们间的电势差必需大于多少？哪个板的电势高？它们间的电势差必需大于多少？2假设假设M、N间电压间电压 时，小球能沿程度直杆从时，小球能沿程度直杆从N板中板中央小孔射入磁场，那么射入的速率多大？假设磁场足够大，程度直央小孔射入磁场，那么射入的速率多大？假设磁场足够大，程度直杆足够长，那么小球在磁场中运动的整个过程中，摩擦力对小球做杆足够长，那么小球在磁场中运动的整个过程中，摩擦力对小球做多少功？多少功？1解：假设要小球P沿程度直杆从板间射出，必需使M

26、板电势高于N板电势。 小球小球P能沿程度直杆从板间射出，必能沿程度直杆从板间射出，必须使电场力大于小球所受的摩擦力，即须使电场力大于小球所受的摩擦力，即 故故 即即M板电势至少比板电势至少比N板高板高 +q2设设P球射出电场时的速率球射出电场时的速率为为 ，由动能定理得：，由动能定理得： 即即 解得：解得： 小球小球P射入磁场后遭到竖直向上的洛伦兹力射入磁场后遭到竖直向上的洛伦兹力作用，能够出现三种情况。作用，能够出现三种情况。 ，那么小球不受摩擦力，做匀，那么小球不受摩擦力，做匀速直线运动。故摩擦力做功为零。速直线运动。故摩擦力做功为零。mgqvB +q ，那么直杆对小球有向下的压力，小球受

27、摩擦力，那么直杆对小球有向下的压力，小球受摩擦力减速，当减速到洛仑兹力与重力大小相等后做匀速运动。减速，当减速到洛仑兹力与重力大小相等后做匀速运动。 设小球匀速时的速度为设小球匀速时的速度为 ，那么，那么 tv设此过程中摩擦力做的功为设此过程中摩擦力做的功为W，由动能定理得：，由动能定理得： 即即 解得：解得： ，那么直杆对小球有向上的支持力，那么直杆对小球有向上的支持力，小球受摩擦力减速，最终速度减为零。小球受摩擦力减速，最终速度减为零。那么摩擦力所做的功那么摩擦力所做的功 解得：解得： 如下图，如下图，MN是一固定在程度地面上足够长的是一固定在程度地面上足够长的绝缘平板左侧有挡板，整个空间有平行于平板向右、场强为绝缘平板左侧有挡板，整个空间有平行于平板向右、场强为E=2 N/C的匀强电场，在板上的匀强电场，在