【全優(yōu)課堂】2016高考物理總復(fù)習(xí) 第9章 第3課時 帶電粒子在復(fù)合場中的運動課件

1、第第3課時帶電粒子在復(fù)合場中的運動課時帶電粒子在復(fù)合場中的運動【導(dǎo)學(xué)目標】【導(dǎo)學(xué)目標】 1.能分析計算帶電粒子在復(fù)合場中的運動能分析計算帶電粒子在復(fù)合場中的運動.2.能夠解決速度選擇器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計等磁場在生能夠解決速度選擇器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計等磁場在生活和科技方面的應(yīng)用問題活和科技方面的應(yīng)用問題一、復(fù)合場一、復(fù)合場知識梳理知識梳理1復(fù)合場復(fù)合場(1)疊加場：電場、疊加場：電場、_、重力場共存，或其中某兩場、重力場共存，或其中某兩場共存共存(2)組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，電場、磁場在同一區(qū)域，

2、電場、磁場_出現(xiàn)出現(xiàn)磁場磁場交替交替2三種場的比較三種場的比較名稱名稱項目項目力的特點力的特點功和能的特點功和能的特點重力場重力場大小：大?。篏_方向：方向：_重力做功與重力做功與_無關(guān)無關(guān)重力做功改變物體的重力做功改變物體的_靜電場靜電場大?。捍笮。篎_方向：方向：a.正電荷受力方向與場正電荷受力方向與場強方向強方向_b負電荷受力方向與場強方負電荷受力方向與場強方向向_電場力做功與電場力做功與_無關(guān)無關(guān)W_電場力做功改變電場力做功改變_磁場磁場洛倫茲力洛倫茲力f_方向可用方向可用_定則判斷定則判斷洛倫茲力不做功，不改變帶電粒洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的子的_mg豎直向下豎直向下路徑路徑重

3、力勢能重力勢能qE相同相同相反相反路徑路徑qU電勢能電勢能qvB左手左手動能動能【答案】【答案】(1)靜止或勻速直線運動靜止或勻速直線運動當帶電粒子在疊加場中所受合外力為零時，將處于靜止狀當帶電粒子在疊加場中所受合外力為零時，將處于靜止狀態(tài)或做勻速直線運動態(tài)或做勻速直線運動(2)勻速圓周運動勻速圓周運動當帶電粒子所受的重力與電場力大小相等，方向相反時，當帶電粒子所受的重力與電場力大小相等，方向相反時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)將帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)將做勻速圓周運動做勻速圓周運動2復(fù)合場中帶電粒子在重力、電場力復(fù)合場中帶電粒子在重力、電場

4、力(為恒力時為恒力時)、洛倫茲、洛倫茲力三個力作用下能做勻變速直線運動嗎？力三個力作用下能做勻變速直線運動嗎？【答案】【答案】不能只要不能只要v發(fā)生改變，洛倫茲力就要發(fā)生變發(fā)生改變，洛倫茲力就要發(fā)生變化，使粒子所受合力發(fā)生變化，故而不能做勻變速直線運動化，使粒子所受合力發(fā)生變化，故而不能做勻變速直線運動二、帶電粒子在復(fù)合場中運動的應(yīng)用實例二、帶電粒子在復(fù)合場中運動的應(yīng)用實例知識梳理知識梳理1電視顯像管電視顯像管電視顯像管是應(yīng)用電子束電視顯像管是應(yīng)用電子束_(填填“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”或或“磁磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)”)的原理來工作的，使電子束偏轉(zhuǎn)的的原理來工作的，使電子束偏轉(zhuǎn)的_(填填“電電場場”或或“磁場磁場”

5、)是由兩對偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的顯像管工作時，是由兩對偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的顯像管工作時，由由_發(fā)射電子束，利用磁場來使電子束偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電視發(fā)射電子束，利用磁場來使電子束偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電視技術(shù)中的技術(shù)中的_，使整個熒光屏都在發(fā)光，使整個熒光屏都在發(fā)光磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)磁場磁場陰極陰極掃描掃描 2速度選擇器速度選擇器(如圖如圖1所示所示)圖圖1(1)平行板中電場強度平行板中電場強度E和磁感應(yīng)強度和磁感應(yīng)強度B互相互相_這這種裝置能把具有一定種裝置能把具有一定_的粒子選擇出來，所以叫作速度的粒子選擇出來，所以叫作速度選擇器選擇器(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是q

6、EqvB，即，即v_.垂直垂直速度速度內(nèi)能內(nèi)能正極正極BLv非磁性材料非磁性材料qE磁場方向磁場方向電勢差電勢差【考點解讀】【考點解讀】1帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運動情況分類帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運動情況分類(1)磁場力、重力并存磁場力、重力并存若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，故機械能守恒，由此可求解問題動，因洛倫茲力不做功，故機械能守恒，由此可求解問題考點一帶電粒子在疊加場中的運動考點一帶電粒子在疊加場

7、中的運動(2)電場力、磁場力并存電場力、磁場力并存(不計重力的微觀粒子不計重力的微觀粒子)若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，可用動能定理求解問題運動，因洛倫茲力不做功，可用動能定理求解問題(3)電場力、磁場力、重力并存電場力、磁場力、重力并存若三力平衡，一定做勻速直線運動若三力平衡，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(fù)雜的曲

8、線運若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒或動能定理求解問題動，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒或動能定理求解問題2帶電粒子在復(fù)合場中有約束情況下的運動帶電粒子在復(fù)合場中有約束情況下的運動帶電體在復(fù)合場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情帶電體在復(fù)合場中受輕桿、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(jié)合牛頓運動定律求出

9、的特點，運用動能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運動定律求出結(jié)果結(jié)果【典例剖析】【典例剖析】例例1如圖如圖5所示，與水平面成所示，與水平面成37的傾斜軌道的傾斜軌道AC，其延，其延長線在長線在D點與半圓軌道點與半圓軌道DF相切，全部軌道為絕緣材料制成且位相切，全部軌道為絕緣材料制成且位于豎直面內(nèi)，整個空間存在水平向左的勻強電場，于豎直面內(nèi)，整個空間存在水平向左的勻強電場，MN的右側(cè)的右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強磁場存在垂直紙面向里的勻強磁場(C點處于點處于MN邊界上邊界上)一質(zhì)量為一質(zhì)量為0.4 kg的帶電小球沿軌道的帶電小球沿軌道AC下滑，至下滑，至C點時速度為點時速度為vC m/s，接著沿直線接著

10、沿直線CD運動到運動到D處進入半圓軌道，進入時無動能損處進入半圓軌道，進入時無動能損失，且恰好能通過失，且恰好能通過F點，在點，在F點速度為點速度為vF4 m/s(不計空氣阻不計空氣阻力，力，g10 m/s2，cos 370.8)求：求：圖圖5(1)小球帶何種電荷？小球帶何種電荷？(2)小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功；小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功；(3)小球從小球從F點飛出時磁場同時消失，小球離開點飛出時磁場同時消失，小球離開F點后的運點后的運動軌跡與直線動軌跡與直線AC(或延長線或延長線)的交點為的交點為G點點(未標出未標出)，求，求G點到點到D點的距離點的距離方法提煉方法提煉

11、1帶電粒子在復(fù)合場中運動的分析方法帶電粒子在復(fù)合場中運動的分析方法(1)弄清復(fù)合場的組成弄清復(fù)合場的組成(2)進行受力分析進行受力分析(3)確定帶電粒子的運動狀態(tài)，注意運動情況和受力情況的確定帶電粒子的運動狀態(tài)，注意運動情況和受力情況的結(jié)合結(jié)合(4)對于粒子連續(xù)通過幾個不同種類的場時，要分階段進行對于粒子連續(xù)通過幾個不同種類的場時，要分階段進行處理處理(5)畫出粒子運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律畫出粒子運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律當帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運動時，根據(jù)受力平當帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運動時，根據(jù)受力平衡列方程求解衡列方程求解當帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運動時，應(yīng)

12、用牛頓定當帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運動時，應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓周運動規(guī)律求解律結(jié)合圓周運動規(guī)律求解當帶電粒子做復(fù)雜曲線運動時，一般用動能定理或能量當帶電粒子做復(fù)雜曲線運動時，一般用動能定理或能量守恒定律求解守恒定律求解對于臨界問題，注意挖掘隱含條件對于臨界問題，注意挖掘隱含條件2帶電粒子帶電粒子(體體)在復(fù)合場中的運動問題求解要點在復(fù)合場中的運動問題求解要點(1)受力分析是基礎(chǔ)受力分析是基礎(chǔ)(2)運動過程分析是關(guān)鍵運動過程分析是關(guān)鍵(3)根據(jù)不同的運動過程及物理模型選擇合適的物理規(guī)律列根據(jù)不同的運動過程及物理模型選擇合適的物理規(guī)律列方程求解方程求解(1)帶電粒子所帶電量如何？帶電粒子所帶電量

13、如何？(2)UAB為多大時粒子擦上板邊沿飛出？為多大時粒子擦上板邊沿飛出？(3)如如UAB1 000 V，試通過加一垂直紙面的一個勻強磁，試通過加一垂直紙面的一個勻強磁場，其大小及方向應(yīng)如何也可讓粒子擦上板邊沿飛出？場，其大小及方向應(yīng)如何也可讓粒子擦上板邊沿飛出？(g10 m/s2)【考點解讀】【考點解讀】1近幾年各省市的高考題在這里的命題情景大都是組合近幾年各省市的高考題在這里的命題情景大都是組合場模型，或是一個電場與一個磁場相鄰，或是兩個或多個磁場場模型，或是一個電場與一個磁場相鄰，或是兩個或多個磁場相鄰相鄰2解題時要弄清楚場的性質(zhì)、場的方向、強弱、范圍解題時要弄清楚場的性質(zhì)、場的方向、強

14、弱、范圍等等3要進行正確的受力分析，確定帶電粒子的運動狀態(tài)要進行正確的受力分析，確定帶電粒子的運動狀態(tài)4分析帶電粒子的運動過程，畫出運動軌跡是解題的關(guān)分析帶電粒子的運動過程，畫出運動軌跡是解題的關(guān)鍵鍵考點二帶電粒子在組合場中的運動考點二帶電粒子在組合場中的運動【典例剖析】【典例剖析】例例2如圖如圖7所示，在直角坐標系的第所示，在直角坐標系的第象限和第象限和第象限存象限存在著電場強度均為在著電場強度均為E的勻強電場，其中第的勻強電場，其中第象限電場沿象限電場沿x軸正方軸正方向，第向，第象限電場沿象限電場沿y軸負方向在第軸負方向在第象限和第象限和第象限存在象限存在著磁感應(yīng)強度均為著磁感應(yīng)強度均為B

15、的勻強磁場，磁場方向均垂直紙面向的勻強磁場，磁場方向均垂直紙面向里有一個電子從里有一個電子從y軸的軸的P點以垂直于點以垂直于y軸的初速度軸的初速度v0進入第進入第象限，第一次到達象限，第一次到達x軸上時速度方向與軸上時速度方向與x軸負方向夾角為軸負方向夾角為45，第一次進入第第一次進入第象限時，與象限時，與y軸負方向夾角也是軸負方向夾角也是45，經(jīng)過一，經(jīng)過一段時間電子又回到了段時間電子又回到了P點，進行周期性運動已知電子的電荷點，進行周期性運動已知電子的電荷量為量為e，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，不考慮重力和空氣阻力求：，不考慮重力和空氣阻力求：方法提煉方法提煉解決帶電粒子在組合場中運動問題的思路方法

16、解決帶電粒子在組合場中運動問題的思路方法跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2(2013揭陽一模揭陽一模)如圖如圖8所示，在所示，在xOy平面內(nèi)平面內(nèi)y0的區(qū)域存在電場與磁場，的區(qū)域存在電場與磁場，ON為電場與磁場的分界線，為電場與磁場的分界線，ON與與y軸的夾角為軸的夾角為45，電場強度大小為，電場強度大小為32 N/C，磁感應(yīng)強度大小，磁感應(yīng)強度大小為為0.1 T，一質(zhì)量為，一質(zhì)量為m11024kg、帶電荷量為、帶電荷量為 q51018 C的正粒子從的正粒子從O點沿點沿x軸負方向以速度軸負方向以速度v02103 m/s射入磁場，不計粒子重力，求：射入磁場，不計粒子重力，求：(1)粒子在磁場中做圓周運動的軌道半

17、徑；粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑；(2)粒子在磁場中運動的時間；粒子在磁場中運動的時間；(3)粒子最終穿過粒子最終穿過x軸時離軸時離O點的距離點的距離【答案】【答案】見解析見解析例例3為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖排污管末端安裝了如圖9所示的流量計該裝置由絕緣材料制所示的流量計該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口在垂直于上，左右兩端開口在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強度大小為下底面方向加磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬

18、板作為電極污水充滿管口從左向右流經(jīng)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，電壓表將顯示兩個電極間的電壓該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用若用Q表示污水表示污水流量流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是，下列說法中正確的是()10.10.帶電粒子在復(fù)合場中的實際應(yīng)用模帶電粒子在復(fù)合場中的實際應(yīng)用模型型方法提煉方法提煉1無論是速度選擇器、回旋加速器，還是質(zhì)譜儀、電磁無論是速度選擇器、回旋加速器，還是質(zhì)譜儀、電磁流量計，其實質(zhì)都是帶電粒子在電磁場中的運動，只是運動過流量計，其實質(zhì)都是帶電粒子在電磁場中的運動，只是運動過程較復(fù)雜而已程較復(fù)雜而已2這些實用模型問題的本質(zhì)還是力學(xué)問題，要從受力和這些實用模