高考物理一轮专题复习导学案 专题三+带电粒子在组合场中的运动

编号:18高三物理(理)第=page1*2-11页(共4页)高三物理(理)第=page1*22页(共4页)专题三、带电粒子在电场、磁场中的运动带电粒子在组合场中的运动姓名_______班级_______学号_______【复习目标】1、说出带电粒子在复合场中的运动情况。2、再认带电粒子在交变电磁场中的运动。3、再认带电粒子在组合场中的运动情况。【复习重点】带电粒子在组合场中的运动；【复习难点】1、带电粒子在组合场中的运动；易错易混点：在研究带电粒子在组合场中的运动时要将此类问题分段处理，找出各段之间的衔接点和相关物理量；【知识点归纳与构建】1．两大偏转对比匀强电场中的“电偏转”匀强磁场中的“磁偏转”力学特征F电为恒力v⊥B时，F＝qvB运动规律类平抛运动(合成与分解)匀速圆周运动(v⊥B)r＝eq\f(mv,qB)T＝eq\f(2πm,qB)偏转情况tanθ＝eq\f(vy,v0)θ＝eq\f(t,T)·2π动能是否变化动能发生变化动能不变2.组合场问题的策略——“分与合”（1）．先把带电粒子的运动按照组合场的顺序分解为一个个独立的过程，并分析每个过程中带电粒子的受力情况和运动情况，然后用衔接速度把这些过程关联起来，列方程解题。（2）．带电粒子的常见运动类型及求解方法预习检测CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图(a)是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图(b)所示。图(b)中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P点。则()A．M处的电势高于N处的电势B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移2.[多选]如图所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a，b，相距为d，a、b间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变成水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域，bc宽度也为d，所加电场大小为E，方向竖直向上；磁感应强度方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小等于eq\f(E,v0)，重力加速度为g，则下列说法中正确的是()A．粒子在ab区域中做匀变速运动，运动时间为eq\f(v0,g)B．粒子在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r＝dC．粒子在bc区域中做匀速直线运动，运动时间为eq\f(d,v0)D．粒子在ab，bc区域中运动的总时间为eq\f(π＋6d,3v0)【典型例题】考点一：电场中的直线运动与磁场中的圆周运动组合学法指导：1．注意最短时间的求法例题1、如图甲所示，在MN下方存在竖直向上的匀强电场，在MN上方以MN为弦、半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场，磁场的变化规律如图乙所示，规定垂直纸面向里的方向为正方向。弦MN所对的圆心角为120°。在t＝0时，一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，以初速度v从A点沿直径AOB射入磁场，运动到圆心O点后，做一次半径为eq\f(R,2)的完整的圆周运动，再沿直线运动到B点，在B点经挡板碰撞后原速率返回(碰撞时间不计，电荷量不变)，运动轨迹如图甲所示。粒子的重力不计，不考虑变化的磁场所产生的电场。求：(1)磁场的磁感应强度B0的大小及变化周期T0；(2)粒子从B点运动到A点的最短时间t；(3)满足(2)中条件所加的电场强度E的大小。考点二：电场中的类平抛运动与磁场中的圆周运动组合学法指导：要画出轨迹图例题2、一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在xOy平面内的截面如图所示：中间是磁场区域，其边界与y轴垂直，宽度为l，磁感应强度的大小为B，方向垂直于xOy平面；磁场的上、下两侧为电场区域，宽度均为l′，电场强度的大小均为E，方向均沿x轴正方向；M、N为条状区域边界上的两点，它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场，经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹；(2)求该粒子从M点入射时速度的大小；(3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为eq\f(π,6)，求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间。考点三：带电粒子在交变电磁场中的运动例题3、如图所示，在xOy平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场，变化规律分别如图乙、丙所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、＋y轴方向为电场强度的正方向)。在t＝0时刻由原点O发射初速度大小为v0，方向沿＋y轴方向的带负电粒子(不计重力)。其中已知v0、t0、B0、E0，且E0＝eq\f(B0v0,π)，粒子的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(π,B0t0)，x轴上有一点A，坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(48v0t0,π)，0))。求：(1)eq\f(t0,2)时带电粒子的位置坐标；(2)粒子运动过程中偏离x轴的最大距离；(3)粒子经多长时间经过A点。【训练检测】某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。M、N为竖直放置的两金属板，两板间电压为U，Q板为记录板，分界面P将N、Q间区域分为宽度均为d的Ⅰ、Ⅱ两部分，M、N、P、Q所在平面相互平行，a、b为M、N上两正对的小孔。以a、b所在直线为z轴，向右为正方向，取z轴与Q板的交点O为坐标原点，以平行于Q板水平向里为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立空间直角坐标系Oxyz。区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满沿x轴正方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小、电场强度大小分别为B和E。一质量为m，电荷量为＋q的粒子，从a孔飘入电场(初速度视为零)，经b孔进入磁场，过P面上的c点(图中未画出)进入电场，最终打到记录板Q上。不计粒子重力。(1)求粒子在磁场中做圆周运动的半径R以及c点到z轴的距离L；(2)求粒子打到记录板上位置的x坐标；(3)求粒子