高考物理復(fù)習專題八磁場第3講帶電粒子在復(fù)合場中的運動市賽課公開課一等獎省名師獲獎?wù)n件

第3講帶電粒子在復(fù)合場中運動1/32

一、復(fù)合場與組合場

1．復(fù)合場：________、________、________共存，或其中某兩種場共存區(qū)域． 2．組合場：________與________各位于一定區(qū)域內(nèi)，并不重合，或在同一區(qū)域內(nèi)，電場、磁場分時間段或分區(qū)域交替出現(xiàn)．電場磁場重力場電場磁場2/323．重力考慮是否分三種情況很小忽略

(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等普通不做特殊交代就能夠不計其重力，因為其重力普通情況下與電場力或磁場力相比________，能夠________；而對于一些實際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等不做特殊交代時就應(yīng)該考慮其重力． (2)在題目中有明確交代是否要考慮重力，這種情況比較正規(guī)，也比較簡單． (3)對未知帶電粒子其重力是否可忽略又沒有明確時，可采取假設(shè)法判斷，假設(shè)重力計或者不計，結(jié)合題給條件得出結(jié)論若與題意相符則假設(shè)正確，不然假設(shè)錯誤．3/324/325/323．速度選擇器(如圖8-3-3所表示)圖8-3-3

(1)平行板中電場強度E和磁感應(yīng)強度B相互垂直．這種裝置能把含有一定速度粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器．

(2)帶電粒子能夠沿直線勻速經(jīng)過速度選擇器條件是qE＝qvB，即v＝________，與粒子電性、電荷量和質(zhì)量無關(guān)．6/32

4．磁流體發(fā)電機 (1)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)，它能夠把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能． (2)依據(jù)左手定則，如圖8-3-4所表示B板是發(fā)電機________極． (3)磁流體發(fā)電機兩極板間距離為l，等離子體速度為v，磁場磁感應(yīng)強度為B，則兩極板間能到達最大電勢差U＝Blv.圖8-3-4正7/325．電磁流量計電磁流量計結(jié)構(gòu)和原理：如圖8-3-5所表示，一圓形(也可是其它形狀)導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有能夠?qū)щ娨后w在管內(nèi)流動，導(dǎo)電液體中自由電荷(正、負離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使a、b間出現(xiàn)電勢差．當自由電荷所受到電場力與洛倫茲力平衡時，a、b間電勢差就保持穩(wěn)定．圖8-3-58/32

【基礎(chǔ)檢測】

1．(多項選擇)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)，它能夠把物體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖8-3-6所表示是它示意圖．平行金屬板A、B之間有一個很強磁場，將一束等離子體(即高溫下電離氣體，含有大量正、負離子)噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓．假如把A、B和用電器連接，A、B就是直流電源兩個電極，設(shè)A、B兩板間距為d，磁感應(yīng)強度為B′，等離子體以速度v沿垂直于磁場方向射入A、B兩板之間，則以下說法正確是()9/32圖8-3-6A．A是直流電源正極B．B是直流電源正極C．電源電動勢為B′dvD．電源電動勢為qvB′答案：BC10/32

2．(多項選擇)勞倫斯和利文斯設(shè)計出盤旋加速器，工作原理示意圖如圖8-3-7所表示．置于真空中“D”形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過時間可忽略．磁感應(yīng)強度為B勻強磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U.若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為＋q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力影響．則以下說法正確是()圖8-3-711/32答案：AC12/32考點1盤旋加速器和質(zhì)譜儀【考題題組】1．(多項選擇，年河南試驗中學月考)如圖8-3-8所表示是醫(yī)用盤旋加速器示意圖，其關(guān)鍵部分是兩個“D”形金屬盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連．現(xiàn)分圖8-3-813/32答案：BC14/32

2．(年新課標Ⅱ卷)當代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍離子，其示意圖如圖8-3-9所表示，其中加速電壓恒定．質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場．若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應(yīng)強度增加到原來12倍．此離子和質(zhì)子質(zhì)量比約為()圖8-3-9A．11B．12C．121D．14415/3216/32考點2帶電粒子在組合場中運動⊙重點歸納1．在勻強電場、勻強磁場中可能運動性質(zhì)項目在場強為E勻強電場中在磁感應(yīng)強度為B勻強磁場中初速度為零做初速度為零勻加速直線運動保持靜止初速度垂直場線做勻變速曲線運動(類平拋運動)做勻速圓周運動初速度平行場線做勻變速直線運動做勻速直線運動特點受恒力作用，做勻變速運動洛倫茲力不做功，動能不變17/322.“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”比較項目電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以v⊥E進入勻強電場帶電粒子以v⊥B進入勻強磁場受力情況只受恒定電場力只受大小恒定洛倫茲力運動情況類平拋運動勻速圓周運動運動軌跡拋物線圓弧物理規(guī)律類平拋規(guī)律、牛頓第二定律牛頓第二定律、向心力公式18/32(續(xù)表)19/323．如圖8-3-10所表示，在坐標系xOy第一象限內(nèi)斜線OC上方存在垂直紙面向里勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，第四象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小未知、方向垂直紙面向里勻強磁場，第三象限內(nèi)存在沿y軸負方向勻強電場，在x軸負半軸上有一接收屏GD，GD＝2OD＝d，現(xiàn)有一帶電粒子(不計重力)從y軸上A點，以初速度v0水平向右垂直射入勻強磁場，恰好垂直O(jiān)C射出，并從x軸上P點(未畫出)進入第四象限內(nèi)勻強磁場，粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又垂直y軸進入勻強電場并被接收屏接收，已知OC與x【考題題組】20/32

圖8-3-1021/3222/3223/3224/32考點3帶電粒子在復(fù)合場中運動⊙重點歸納1．三種場力特點項目大小方向做功特點注意點重力一直為mg一直豎直向下與路徑無關(guān)，與豎直高度差相關(guān)，WG＝mgh(1)基本粒子可不計重力；(2)帶電粒子在電場中一定受電場力，而只有運動電荷才有可能受洛倫茲力作用電場力F＝qE與場強方向非同即反與路徑無關(guān)，與始末位置電勢差相關(guān)，WAB＝qUAB洛倫茲力f＝qvBsinα垂直于速度和磁感應(yīng)強度平面不論帶電粒子做什么運動，洛倫茲力都不做功25/322.慣用結(jié)論

(1)帶電粒子在三個場共同作用下做勻速圓周運動：必然是電場力和重力平衡，而洛倫茲力充當向心力． (2)帶電粒子在三個場共同作用下做直線運動：重力和電場力是恒力，它們協(xié)力也是恒力．當帶電粒子速度平行于磁場時，不受洛倫茲力，所以可能做勻速運動也可能做勻變速運動；當帶電粒子速度垂直于磁場時，一定做勻速運動．26/32

【考題題組】

4．(多項選擇)如圖8-3-11所表示，空間存在水平向左勻強電場E和垂直紙面向外勻強磁場B，在豎直平面內(nèi)從a點沿ab、ac方向拋出兩帶電小球，不考慮兩帶電小球間相互作用，兩小球所帶電荷量一直不變，關(guān)于小球運動，以下說法正確是()圖8-3-1127/32A．沿ab、ac方向拋出帶電小球都可能做直線運動B．若沿ab運動小球做直線運動，則該小球帶正電，且一定是勻速運動C．若沿ac運動小球做直線運動，則該小球帶負電，可能做勻加速運動D．兩小球在運動過程中機械能均保持不變答案：AB28/32

5．(年吉林長春外國語學校質(zhì)檢)如圖8-3-12所表示，直角坐標系xOy位于豎直平面內(nèi)，在第四象限存在勻強磁場和勻強電場，磁場磁感應(yīng)強度為B，方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸，一質(zhì)量為m，電荷量大小為q帶負電小球，從y軸上A點水平向右拋出，經(jīng)x軸上M點進入電場和磁場，恰能做勻速圓周運動，最終從y軸上N點沿垂直于