高考物理二輪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ppt課件

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帶電粒子在疊加場中的運動題型1命題預測命題預測1.如圖1所示的坐標系，x軸沿程度方向，y軸沿豎直方向.第一、第二和第四象限內(nèi)，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(zhì)量為m、電荷量為q的帶電質(zhì)點，從y軸上y1h處的P1點，以一定的程度初速度沿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(zhì)點恰好做勻速圓周運動，經(jīng)y軸上y32h的P3點分開電磁場，重力加速度為g.求：(1)帶電質(zhì)點到達P2點時速

2、度的大小和方向；圖112答案解析解析帶電質(zhì)點運動軌跡如圖解析帶電質(zhì)點運動軌跡如圖.帶電質(zhì)點從帶電質(zhì)點從P1到到P2點，點，由平拋運動規(guī)律得：由平拋運動規(guī)律得：vygt方向與x軸負方向成45角.12(2)第三象限內(nèi)電場強度的大?。唤馕鰩щ娰|(zhì)點從解析帶電質(zhì)點從P2到到P3，重力與電場力平衡，得：，重力與電場力平衡，得：Eqmg答案解析12(3)第三象限內(nèi)磁感應強度的大小.解析第三象限內(nèi)，洛倫茲力提供帶電質(zhì)點做勻速圓周運動的向心力，解析第三象限內(nèi)，洛倫茲力提供帶電質(zhì)點做勻速圓周運動的向心力，答案解析12由幾何關(guān)系得：(2R)2(2h)2(2h)2 2.如圖2所示，在足夠大的空間范圍內(nèi)，同時存在著豎直

3、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程度面上，斜面傾角為45.有一帶電的小球P靜止于斜面頂端A處，且恰好對斜面無壓力.假設(shè)將小球P以初速度v0程度向右拋出(P視為質(zhì)點)，一段時間后，小球落在斜面上的C點.知小球的運動軌跡在同一豎直平面內(nèi)，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；模擬訓練模擬訓練圖212答案解析解析小球解析小球P靜止時不受洛倫茲力作用，僅受本身重力和電場力，對斜面靜止時不受洛倫茲力作用，僅受本身重力和電場力，對斜面無壓力，那么無壓力，那么mgqE P獲得程度初速度后由于重力和電場力

4、平衡，將在洛倫茲力作用下做勻速獲得程度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落到斜面上時其速度方向與斜面的夾角為45121212(2)小球P拋出到落到斜面的位移x的大小.答案解析規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)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)洛倫茲力、重力并存洛倫茲力、重力并存假設(shè)重力和洛倫茲力平衡，那么帶電粒子做勻速直線運動假設(shè)重力和洛倫茲力平衡，那么帶電粒子做勻速直線運動.假設(shè)重力和洛倫茲力不平衡，那么帶電粒子將做復雜的曲線運動，因假設(shè)

5、重力和洛倫茲力不平衡，那么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、洛倫茲力并存電場力、洛倫茲力并存(不計重力的微觀粒子不計重力的微觀粒子)假設(shè)電場力和洛倫茲力平衡，那么帶電粒子做勻速直線運動假設(shè)電場力和洛倫茲力平衡，那么帶電粒子做勻速直線運動.假設(shè)電場力和洛倫茲力不平衡，那么帶電粒子將做復雜的曲線運動，假設(shè)電場力和洛倫茲力不平衡，那么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、重力并存假設(shè)三力平衡，一定做勻速直線運動

6、.假設(shè)重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運動.假設(shè)合力不為零且與速度方向不垂直，將做復雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，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，常見的運動方式有直線運動和圓周運動，此時解題要經(jīng)過受力分析明確變力、恒力做功情況，并留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)合牛頓運動定律求解.帶電粒子在組合場中的運動題型2命題預測命題預測1.如圖3所示，在xOy平面內(nèi)存在、四個場區(qū)，y軸右側(cè)存在勻強磁場，y軸左側(cè)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

7、向豎直向上，P點是MN與x軸的交點.有一質(zhì)量為m、帶電荷量q的帶電粒子由原點O，以速度v0沿x軸正方向程度射入磁場，知勻強磁場的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之間的間隔為 ，知粒子最后能回到O點.圖3123(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；123答案解析帶電粒子在場區(qū)做類平拋運動，123123(2)根據(jù)題給條件畫出粒子運動的軌跡；答案見解析圖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)解析根據(jù)運動的對稱性畫出粒子在場區(qū)的運動軌跡如下圖的運動軌跡如下圖.帶電粒子帶電粒子在場區(qū)在場區(qū)運動的

8、半徑是場區(qū)運動的半徑是場區(qū)運動半徑的運動半徑的2倍，畫出粒子的運動軌跡，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點的運動軌跡如下圖點的運動軌跡如下圖.答案解析(3)帶電粒子從O點飛出后到再次回到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123答案解析2.(2021杭州市四校聯(lián)考)如圖4所示，一帶電微粒質(zhì)量為m2.01011 kg、電荷量為q1.0105 C，從靜止開場經(jīng)電壓為U1100 V的電場加速后，程度進入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出電場時的偏轉(zhuǎn)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.

9、知偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場時的速率v1；模擬訓練模擬訓練答案答案1.0104 m/s圖4123答案解析123(2)偏轉(zhuǎn)電場中兩金屬板間的電壓U2；答案答案100 V解析帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動解析帶電微粒在偏轉(zhuǎn)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(shè)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 V123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，解析帶電微粒進入磁場做勻

10、速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，設(shè)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.123答案解析3.(2021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，與磁場邊境對齊，O為dc邊中點，P為dc中垂線上一點，OP3L.矩形內(nèi)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(zhì)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)域的右邊境相切.( 1 ) 求 該 粒 子 經(jīng) 過 O 點 時 的 速 度 大 小 v 0 ；圖5123答案解析123(2)求勻強磁場的磁感應強度大小B；解析粒子在磁場區(qū)域解析粒子在磁場區(qū)域中的運動軌跡如圖，中的運動軌跡如圖，設(shè)粒子軌跡圓半徑為設(shè)粒子軌跡圓半徑為R0，123答案解析(3)假設(shè)在aO之間距O點x處靜止釋放該粒子，粒子在磁場區(qū)域中共偏轉(zhuǎn)n次到達P點，求x滿足的條件及n的能夠取值.123答案解析解析假設(shè)粒子在磁場中一共經(jīng)過解析假設(shè)粒子在磁場中一共經(jīng)過n次偏轉(zhuǎn)到達次偏轉(zhuǎn)到達P，設(shè)粒子軌跡圓半徑為，設(shè)粒子軌跡圓半徑為R，依題意有0RR0123規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)“電偏轉(zhuǎn)和電偏轉(zhuǎn)和“磁偏轉(zhuǎn)的比較磁偏轉(zhuǎn)的比較 垂直電場線