2018版高考物理復習專題七計算題題型強化第3講加試計算題22題帶電粒子在復合場中的運動課件.pptx

1、第3講加試計算題22題 帶電粒子在復合場中的運動,專題七計算題題型強化,題型2帶電粒子在組合場中的運動,題型1帶電粒子在疊加場中的運動,命題預測,1.如圖1所示的坐標系，x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向.第一、第二和第四象限內，既無電場也無磁場，在第三象限，存在沿y軸正方向的勻強電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場.一質量為m、電荷量為q的帶電質點，從y軸上y1h處的P1點，以一定的水平初速度沿x軸負方向進入 第二象限；然后經(jīng)過x軸上x2h處的P2點進入第三 象限，帶電質點恰好做勻速圓周運動，經(jīng)y軸上y3 2h的P3點離開電磁場，重力加速度為g.求： (1)帶電質點到達P2點時速度的大小和方向；,圖

2、1,1,2,答案,解析,解析帶電質點運動軌跡如圖. 帶電質點從P1到P2點， 由平拋運動規(guī)律得：,vygt,方向與x軸負方向成45角.,1,2,(2)第三象限內電場強度的大小；,解析帶電質點從P2到P3，重力與電場力平衡，得： Eqmg,答案,解析,1,2,(3)第三象限內磁感應強度的大小.,解析第三象限內，洛倫茲力提供帶電質點做勻速圓周運動的向心力，,答案,解析,1,2,由幾何關系得：(2R)2(2h)2(2h)2 ,2.如圖2所示，在足夠大的空間范圍內，同時存在著豎直向上的勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場，電場強度為E，磁感應強度為B.足夠長的斜面固定在水平面上，斜面傾角為45.有一帶電的

3、小球P靜止于斜面頂端A處，且恰好對斜面無壓力.若將小球P以初速度v0水平向右拋出(P視為 質點)，一段時間后，小球落在斜面上的C點.已知小球的 運動軌跡在同一豎直平面內，重力加速度為g，求： (1)小球P落到斜面上時速度方向與斜面的夾角及由A 到C所需的時間t；,模擬訓練,圖2,1,2,答案,解析,解析小球P靜止時不受洛倫茲力作用，僅受自身重力和電場力，對斜面無壓力，則mgqE P獲得水平初速度后由于重力和電場力平衡，將在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，由對稱性可得小球P落到斜面上時其速度方向與斜面的夾角為45,1,2,1,2,1,2,(2)小球P拋出到落到斜面的位移x的大小.,答案,解析,規(guī)律

4、總結,1.帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運動情況分類 (1)洛倫茲力、重力并存 若重力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運動. 若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，故機械能守恒，由此可求解問題. (2)電場力、洛倫茲力并存(不計重力的微觀粒子) 若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運動. 若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，可用動能定理求解問題.,(3)電場力、洛倫茲力、重力并存 若三力平衡，一定做勻速直線運動. 若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運動. 若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復雜的曲線運動，因

5、洛倫茲力不做功，可用能量守恒定律或動能定理求解問題. 2.帶電粒子在疊加場中有約束情況下的運動 帶電粒子在疊加場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運動形式有直線運動和圓周運動，此時解題要通過受力分析明確變力、恒力做功情況，并注意洛倫茲力不做功的特點，運用動能定理、能量守恒定律結合牛頓運動定律求解.,命題預測,1.如圖3所示，在xOy平面內存在、四個場區(qū)，y軸右側存在勻強磁場，y軸左側與虛線MN之間存在方向相反的兩個勻強電場，區(qū)電場方向豎直向下，區(qū)電場方向豎直向上，P點是MN與x軸的交點.有一質量為m、帶電荷量q的帶電粒子由原點O，以速度v0沿x軸正方向水平射入磁場，已知勻強磁場的

6、磁感應強度垂直紙面向里，大小 為B0，勻強電場和勻強電場的電場強度 大小均為E ，區(qū)的磁場垂直紙面向外， 大小為 ，OP之間的距離為 ，已知粒子 最后能回到O點.,圖3,1,2,3,(1)帶電粒子從O點飛出后，第一次回到x軸時的位置和時間；,1,2,3,答案,解析,帶電粒子在場區(qū)做類平拋運動，,1,2,3,1,2,3,(2)根據(jù)題給條件畫出粒子運動的軌跡；,答案見解析圖,解析根據(jù)運動的對稱性畫出粒子在場區(qū)的運動軌跡如圖所示.帶電粒子在場區(qū)運動的半徑是場區(qū)運動半徑的2倍，畫出粒子的運動軌跡，同樣根據(jù)運動的對稱性畫出粒子回到O點的運動軌跡如圖所示.,答案,解析,(3)帶電粒子從O點飛出后到再次回到

7、O點的時間.,因此帶電粒子從O點飛出后到再次回到O點的時間,1,2,3,答案,解析,2.(2017杭州市四校聯(lián)考)如圖4所示，一帶電微粒質量為m2.01011 kg、電荷量為q1.0105 C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1100 V的電場加速后，水平進入兩平行金屬板間的偏轉電場中，微粒射出電 場時的偏轉角30，并接著進入一個方向垂直紙面 向里、寬度為D20 cm的勻強磁場區(qū)域.已知偏轉 電場中金屬板長L20 cm，兩板間距d10 cm， 重力忽略不計.求： (1)帶電微粒進入偏轉電場時的速率v1；,模擬訓練,答案1.0104 m/s,圖4,1,2,3,答案,解析,1,2,3,(2)偏轉電場中兩金屬板

8、間的電壓U2；,答案100 V,解析帶電微粒在偏轉電場中做類平拋運動,帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運動， 設其加速度為a，出電場時豎直方向速度為v2,代入數(shù)據(jù)解得U2100 V,1,2,3,答案,解析,(3)為使帶電微粒不會由磁場右邊射出，該勻強磁場的磁感應強度B至少為多大？,答案0.1 T,解析帶電微粒進入磁場做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，,設微粒進入磁場時的速度為v,解得B0.1 T 為使帶電粒子不射出磁場，磁感應強度B至少為0.1 T.,1,2,3,答案,解析,3.(2017嘉興市一中期末)如圖5所示，寬度為 L的區(qū)域被平均分為區(qū)域、，其中、有勻強磁場，它們的磁感應強度大小相等，方向垂直紙面且相反.長為 L、 寬為 的矩形abcd緊鄰磁場下方，與磁場邊界對齊，O為dc 邊中點，P為dc中垂線上一點，OP3L.矩形內有勻強電場，電場強度大小為E，方向由a指向O.電荷量為q、質量為m、重力不計的帶電粒子由a點靜止釋放，經(jīng)電場加速后進入磁場，運動軌跡剛好與區(qū)域的右邊界相切. (1)求該粒子經(jīng)過O點時的速度大小v0；,圖5,1,2,3,答案,解析,1,2,3,(2)求勻強磁場的磁感應強度大小B；,解析粒子在磁場區(qū)域中的運動軌跡如圖， 設粒子軌跡圓半徑為R0，,1,2,3,答案,