高三物理一輪復(fù)習(xí) 06 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案

1、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【課題】帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】1、掌握帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2、會(huì)用力學(xué)有關(guān)規(guī)律分析和解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題【導(dǎo)入】一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的受力特點(diǎn)帶電粒子無論運(yùn)動(dòng)與否都受電場(chǎng)力。在重力場(chǎng)中所受重力及在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力均為恒力，它們的做功只與始末位置在重力場(chǎng)中的高度差或在電場(chǎng)中的電勢(shì)差有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。而帶電粒子在磁場(chǎng)中只有運(yùn)動(dòng)(且速度不與磁場(chǎng)平行)時(shí)才會(huì)受到洛侖茲力，故洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（一）帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做直線運(yùn)動(dòng):當(dāng)帶電微粒的速度平行于磁場(chǎng)時(shí)，不受洛倫茲力，因

2、此可能做勻速運(yùn)動(dòng)也可能做勻變速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)帶電微粒的速度垂直于磁場(chǎng)時(shí)，一定做勻速運(yùn)動(dòng)。（二）帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng): 自由的帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定滿足電場(chǎng)力和重力平衡。當(dāng)粒子速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛侖茲力提供向心力，使帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（三）較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)。在復(fù)合場(chǎng)中，若帶電粒子所受合外力不斷變化且與粒子速度不在一直線上時(shí)，帶電粒子作非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。此類問題，通常用能量觀點(diǎn)分析解決，帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中若有軌道約束，或勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻速磁場(chǎng)隨時(shí)間發(fā)生周期性變化等原因，使粒子的運(yùn)動(dòng)更復(fù)雜，則應(yīng)視具體情況進(jìn)行分析。三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的分析方法(1)

3、受力分析是基礎(chǔ)在受力分析時(shí)是否考慮重力必須注意題目條件(2)運(yùn)動(dòng)過程分析是關(guān)鍵在運(yùn)動(dòng)過程分析中應(yīng)注意物體做直線運(yùn)動(dòng)，曲線運(yùn)動(dòng)及圓周運(yùn)動(dòng)、類平拋運(yùn)動(dòng)的條件(3)構(gòu)建物理模型是難點(diǎn)根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)過程及物理模型選擇合適的物理規(guī)律列方程求解【導(dǎo)研】例1如圖所示，空間存在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)有一絕緣的足夠長(zhǎng)的直桿，它與水平面的傾角為，一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球套在直桿上，從A點(diǎn)由靜止沿桿下滑，小球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在小球以后運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是( )A小球下滑的最大速度為vB小球下滑的最大加速度為amgsinC小球的加速度一直在減小D小球的速度先增大后

4、減小例2如圖所示，a為帶正電的小物塊，b是一不帶電的絕緣物塊(設(shè)a、b間無電荷轉(zhuǎn)移)，a、b疊放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)現(xiàn)用水平恒力F拉b物塊，使a、b一起無相對(duì)滑動(dòng)地向左加速運(yùn)動(dòng)，則在加速運(yùn)動(dòng)階段()Aa對(duì)b的壓力不變Ba對(duì)b的壓力變大Ca、b物塊間的摩擦力變大Da、b物塊間的摩擦力不變例3 地面附近空間中存在著水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一個(gè)帶電油滴能沿一條與豎直方向成角的直線MN運(yùn)動(dòng)(MN在垂直于磁場(chǎng)方向的平面內(nèi))，如圖所示則以下判斷中正確的是()A如果油滴帶正電，它是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)B如果油滴帶正電，它是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)C如果電場(chǎng)

5、方向水平向左，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)D如果電場(chǎng)方向水平向右，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的N點(diǎn)例4如圖所示，豎直平面上的兩個(gè)半徑相同的光滑的半圓形軌道，分別處在沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放.M、N為軌道的最低點(diǎn)，下列判斷正確的是（ ）A兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度一定是VMVN B兩小球經(jīng)過軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力一定是NMNN C小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端最高處，在電場(chǎng)中小球不能到達(dá)軌道另一端最高處例5如圖所示，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b ，相距為d ，ab間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，今有一

6、帶正電的微粒從a板下緣以初速度v0豎直向上射入電場(chǎng)，當(dāng)它飛到b板時(shí)，速度大小不變，而方向變?yōu)樗椒较?，且剛好從高度也為d的狹縫穿過b板而進(jìn)入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場(chǎng)大小為E，方向豎直向上，磁感強(qiáng)度方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于E / v0 ，重力加速度為g，則下列關(guān)于粒子運(yùn)動(dòng)的有關(guān)說法正確的是（ ）A.粒子在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為v0/g B.粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑r=2d C.粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為d/6v0D.粒子在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為(+6)d/3v0例6O600AyxE2 DCBE1如圖所示，坐標(biāo)系xOy在豎直平面

7、內(nèi)，水平軌道AB和斜面BC均光滑 且絕緣，AB和BC的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，斜面BC與水平地面間的夾角=600，有一質(zhì)量為m、電量為+q的帶電小球（可看成質(zhì)點(diǎn)）被放在A點(diǎn)。已知在第一象限分布著互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上，場(chǎng)強(qiáng)大小，磁場(chǎng)為水平方向（圖中垂直紙面向外），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；在第二象限分布著沿x軸正向的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小?，F(xiàn)將放在A點(diǎn)的帶電小球由靜止釋放（運(yùn)動(dòng)過程中小球所帶的電量不變），則（1）小球到B點(diǎn)的速度大??？（2）從A點(diǎn)開始，小球需經(jīng)多少時(shí)間才能落到地面？ 【導(dǎo)練】1.水平放置的平行金屬板a、b帶有等量電荷，a板帶正電，兩板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶正

8、電的粒子在兩板間做直線運(yùn)動(dòng)，粒子的重力不計(jì)關(guān)于粒子在兩板間運(yùn)動(dòng)的情況，正確的是()A可能向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B可能向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C只能是向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)D只能是向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)2、磁流體發(fā)電機(jī)可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，是一種低碳環(huán)保發(fā)電機(jī)，有著廣泛的發(fā)展前景其發(fā)電原理示意圖如圖所示，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，整體上呈電中性)噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域有兩塊面積為S，相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成一電路，設(shè)氣流的速度為v，氣體的電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))為g.則()A兩板間的電勢(shì)差為UBdvB上板是電源的正極，下板是電源的

9、負(fù)極C流經(jīng)R的電流強(qiáng)度為ID流經(jīng)R的電流強(qiáng)度為I3、回旋加速器是加速帶電粒子的裝置其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻交流電源有兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速，如圖所示現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能，下列方法可行的是()A增大金屬盒的半徑B減小狹縫間的距離C增大高頻交流電壓D減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度4、質(zhì)譜議的構(gòu)造原理如圖所示從粒子源S出來時(shí)的粒子速度很小，可以看作初速為零，粒子經(jīng)過電場(chǎng)加速后進(jìn)入有界的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，并沿著半圓周運(yùn)動(dòng)而達(dá)到照相底片上的P點(diǎn)，測(cè)得P點(diǎn)到入口的距離為x，則以下說法正確的是（ ）A粒子

10、一定帶正電B粒子一定帶負(fù)電Cx越大，則粒子的質(zhì)量與電量之比一定越大Dx越大，則粒子的質(zhì)量與電量之比一定越小5、隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，大型化工廠已越來越多，環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重為減少環(huán)境污染，技術(shù)人員在排污管末端安裝了如圖8316所示的流量計(jì)該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是()A若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高B若污水中負(fù)離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)