第九章 能力課

1、高考模擬演練高考模擬演練能力課帶電粒子在勻強(qiáng)磁場及能力課帶電粒子在勻強(qiáng)磁場及復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)高考模擬演練高考模擬演練帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的臨界帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的臨界問題問題高考模擬演練高考模擬演練圖圖1高考模擬演練高考模擬演練答案答案D高考模擬演練高考模擬演練圖圖2高考模擬演練高考模擬演練答案答案C高考模擬演練高考模擬演練圖圖3高考模擬演練高考模擬演練答案答案C高考模擬演練高考模擬演練圖圖4高考模擬演練高考模擬演練(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，OA與初速度方向夾角與初速度方向夾角為為60，要想使該粒子經(jīng)過磁場后第一次通過，要想使該

2、粒子經(jīng)過磁場后第一次通過A點(diǎn)，則初速度點(diǎn)，則初速度的大小是多少？的大小是多少？(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度不能超過多少？要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度不能超過多少？甲甲高考模擬演練高考模擬演練乙乙高考模擬演練高考模擬演練圖圖5高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練圖圖(a)高考模擬演練高考模擬演練圖圖(b)高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練(1)電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E的大??；的大?。?2)粒子到達(dá)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；(3)abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)

3、度B的最小值。的最小值。圖圖6高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練解決帶電粒子的臨界問題的技巧方法解決帶電粒子的臨界問題的技巧方法(1)數(shù)學(xué)方法和物理方法的結(jié)合：如利用數(shù)學(xué)方法和物理方法的結(jié)合：如利用“矢量圖矢量圖”“”“邊界條邊界條件件”等求臨界值，利用等求臨界值，利用“三角函數(shù)三角函數(shù)”“”“不等式的性質(zhì)不等式的性質(zhì)”“”“二二次方程的判別式次方程的判別式”等求極值。等求極值。(2)臨界問題的一般解題流程臨界問題的一般解題流程方法技巧方法技巧高考模擬演練高考模擬演練 (3)(3)從關(guān)鍵詞找突破口：許多臨界問題，題干中常用從關(guān)鍵詞找突破口：許多臨界問題，題

4、干中常用“恰恰好好”、“最大最大”、“至少至少”、“不相撞不相撞”、“不脫離不脫離”等詞等詞語對臨界狀態(tài)給以暗示，審題時(shí)，一定要抓住這些特定的詞語對臨界狀態(tài)給以暗示，審題時(shí)，一定要抓住這些特定的詞語挖掘其隱藏的規(guī)律，找出臨界條件。語挖掘其隱藏的規(guī)律，找出臨界條件。高考模擬演練高考模擬演練帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)角度角度1帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練圖圖7高考模擬演練高考模擬演練A11 B12 C121 D144解析解析設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量和電荷量分別為設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量和電荷量

5、分別為m1、q1，一價(jià)正離子的質(zhì)，一價(jià)正離子的質(zhì)量和電荷量為量和電荷量為m2、q2。對于任意粒子，在加速電場中，由動(dòng)能。對于任意粒子，在加速電場中，由動(dòng)能定理得定理得答案答案D高考模擬演練高考模擬演練圖圖8高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練答案答案AC高考模擬演練高考模擬演練圖圖9高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練答案答案CD高考模擬演練高考模擬演練解決實(shí)際問題的一般過程：解決實(shí)際問題的一般過程：方法技巧方法技巧高考模擬演練高考模擬演練角度角度2帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng)“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”和和“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”的比較的比較電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏

6、轉(zhuǎn)條件偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以帶電粒子以vE進(jìn)入勻進(jìn)入勻強(qiáng)電場強(qiáng)電場(不計(jì)重力不計(jì)重力)帶電粒子以帶電粒子以vB進(jìn)入勻進(jìn)入勻強(qiáng)磁場強(qiáng)磁場(不計(jì)重力不計(jì)重力)受力情況受力情況 只受恒定的電場力只受恒定的電場力FEq只受大小恒定的洛倫茲只受大小恒定的洛倫茲力力FqvB運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況類平拋運(yùn)動(dòng)類平拋運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練圖圖10高考模擬演練高考模擬演練 (1)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和速度大小和速度大小v1； (2)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E； (3)粒子從開始到第三次經(jīng)過粒子從開始到第三次經(jīng)過x軸的

7、時(shí)間軸的時(shí)間t總總。解析解析(1)根據(jù)題意可知，大致畫出粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)軌根據(jù)題意可知，大致畫出粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示：跡，如圖所示：高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練【拓展延伸【拓展延伸1】改變電場方向改變電場方向?qū)ⅰ緦ⅰ灸M示例模擬示例5】中】中x軸下方的勻強(qiáng)電場方向改成與軸下方的勻強(qiáng)電場方向改成與x軸負(fù)方軸負(fù)方向成向成45角，如圖角，如圖11所示，若粒子沿平行電場線方向進(jìn)入電所示，若粒子沿平行電場線方向進(jìn)入電場，且粒子沿電場線移動(dòng)的最大距離為場，且粒子沿電場線移動(dòng)的最大距離為h，求：，求：圖圖11高考模擬演練高

8、考模擬演練(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E；(2)粒子從開始到第三次經(jīng)過粒子從開始到第三次經(jīng)過x軸的時(shí)間軸的時(shí)間t。解析解析(1)帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練【拓展延伸【拓展延伸2】改變釋放點(diǎn)的位置改變釋放點(diǎn)的位置 將【將【模擬示例模擬示例5】中的帶電粒子在】中的帶電粒子在a(2h，2h)點(diǎn)由靜止釋放，點(diǎn)由靜止釋放，粒子第二次經(jīng)過粒子第二次經(jīng)過x軸時(shí)恰好過坐標(biāo)原點(diǎn)軸時(shí)恰好過坐標(biāo)原點(diǎn)O。求：。求：圖圖12(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度；勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度；(2)粒子從開始運(yùn)動(dòng)到第五次經(jīng)過

9、粒子從開始運(yùn)動(dòng)到第五次經(jīng)過x軸時(shí)的時(shí)間。軸時(shí)的時(shí)間。高考模擬演練高考模擬演練解析解析(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練“5步步”突破帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng)問題突破帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng)問題方法技巧方法技巧高考模擬演練高考模擬演練圖圖13高考模擬演練高考模擬演練(1)電場強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值；電場強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值； (2)該粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。該粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。解析解析(1)如圖，粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)如圖，粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為動(dòng)。設(shè)磁

10、感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，粒子質(zhì)量與所帶，粒子質(zhì)量與所帶電荷量分別為電荷量分別為m和和q，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R0。由。由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得洛倫茲力公式及牛頓第二定律得高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練角度角度3帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)1磁場力、重力并存磁場力、重力并存 (1)若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，故機(jī)械能守恒。因洛倫

11、茲力不做功，故機(jī)械能守恒。2電場力、磁場力并存電場力、磁場力并存(不計(jì)重力不計(jì)重力)(1)若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，可用動(dòng)能定理求解?？捎脛?dòng)能定理求解。高考模擬演練高考模擬演練3電場力、磁場力、重力并存電場力、磁場力、重力并存(1)若三力平衡，帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若三力平衡，帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)若重力與電場力平衡，帶電體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若重力與電場力平衡，帶電體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(3)若合力不為零，帶電體可

12、能做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，可用能量若合力不為零，帶電體可能做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，可用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解。守恒定律或動(dòng)能定理求解。高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練圖圖14(1)小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v的大小和方向；的大小和方向；(2)從撤掉磁場到小球再次穿過從撤掉磁場到小球再次穿過P點(diǎn)所在的這條電場線經(jīng)歷的時(shí)點(diǎn)所在的這條電場線經(jīng)歷的時(shí)間間t。高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練圖圖15高考模擬演練高考模擬演練(1)求小滑塊運(yùn)動(dòng)到求小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小點(diǎn)時(shí)的速度大小v

13、C；(2)求小滑塊從求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功Wf；(3)若若D點(diǎn)為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過程點(diǎn)為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去磁場，此后小點(diǎn)時(shí)撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的P點(diǎn)。已知小滑塊在點(diǎn)。已知小滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度點(diǎn)時(shí)的速度大小為大小為vD，從，從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為點(diǎn)的時(shí)間為t，求小滑塊運(yùn)動(dòng)到，求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí)速度的大小速度的大小vP。高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考

14、模擬演練高考模擬演練高考模擬演練帶電粒子在疊加場中運(yùn)動(dòng)的處理方法帶電粒子在疊加場中運(yùn)動(dòng)的處理方法方法技巧方法技巧高考模擬演練高考模擬演練1(多選多選)如圖如圖16所示，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，勻強(qiáng)電場所示，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，勻強(qiáng)電場方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。不計(jì)重力，則區(qū)域。不計(jì)重力，則()圖圖16高考模擬演練高考模擬演練A若電子從右向左飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)若電子從右向左飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)B若電子從右向左飛入，電子將向上偏轉(zhuǎn)若電子從右向左飛入，電子將向上偏轉(zhuǎn)C若電子從左向右飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)若

15、電子從左向右飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)D若電子從左向右飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)若電子從左向右飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)解析解析若電子從右向左飛入，電場力向上，洛倫茲力也向上，若電子從右向左飛入，電場力向上，洛倫茲力也向上，所以向上偏，所以向上偏，B選項(xiàng)正確；若電子從左向右飛入，電場力向上，選項(xiàng)正確；若電子從左向右飛入，電場力向上，洛倫茲力向下。由題意知電子受力平衡將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力向下。由題意知電子受力平衡將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D選選項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。答案答案BD高考模擬演練高考模擬演練2. (2016北京東城區(qū)模擬北京東城區(qū)模擬)如圖如圖17所示，一束質(zhì)量、速度和電荷所示，一束質(zhì)量、速度和電荷量不全相

16、等的離子，經(jīng)過由正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成量不全相等的離子，經(jīng)過由正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的速度選擇器后，進(jìn)入另一個(gè)勻強(qiáng)磁場中并分裂為的速度選擇器后，進(jìn)入另一個(gè)勻強(qiáng)磁場中并分裂為A、B兩束，兩束，下列說法中正確的是下列說法中正確的是()圖圖17高考模擬演練高考模擬演練A組成組成A束和束和B束的離子都帶負(fù)電束的離子都帶負(fù)電B組成組成A束和束和B束的離子質(zhì)量一定不同束的離子質(zhì)量一定不同CA束離子的比荷大于束離子的比荷大于B束離子的比荷束離子的比荷D速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外高考模擬演練高考模擬演練答案答案C高考模擬演練高考模擬演練圖圖18高考模擬演練高考模擬演練A它們的最大速度相同它們的最大速度相同B它們的最大動(dòng)能相同它們的最大動(dòng)能相同C兩次所接高頻電源的頻率不相同兩次所接高頻電源的頻率不相同D僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能高考模擬演練高考模擬演練答案答案A高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練高考模擬演練圖圖19A粒子有可能打到粒子有可能打到A點(diǎn)點(diǎn)B以以60飛入的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短飛入的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短C以以30飛入的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等飛入的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等D在在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出邊界上只有一半?yún)^(qū)域