復(fù)合場(chǎng)高考?jí)狠S題學(xué)案

第十講復(fù)合場(chǎng)運(yùn)動(dòng)高考?jí)狠S題【教學(xué)目的】（正文內(nèi)容均采用宋體11號(hào)字，標(biāo)題加粗）1、掌握分析電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域獨(dú)立的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方法2、掌握分析空間區(qū)域同時(shí)存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方法【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（學(xué)生填寫，老師不用考慮）1、這節(jié)課，我可以掌握的內(nèi)容是：2、這節(jié)課，我有困難掌握的內(nèi)容可能是：3、我可能有的疑問是：=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③【課堂精講】（請(qǐng)老師填寫）題型一：電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域獨(dú)立例題精講：（2022北京大學(xué)）如圖，在xOy直角坐標(biāo)系中，y>0的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y<0的區(qū)域內(nèi)有豎直向下勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子從O點(diǎn)出射，初速度方向與x軸正方向夾角為θ(π/2<θ<π)，粒子在平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)。若粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過OPQ三點(diǎn)，一直沿O、P、Q圍成的閉合圖形運(yùn)動(dòng)，已知P（0，4l）,Q（3l，0）,（1）求粒子初速度v的大小和θ。.（2）求場(chǎng)強(qiáng)大小E..?！倦y易程度】中等通關(guān)檢測(cè):（2022北約）質(zhì)量相同的小球A、B，在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生彈性正碰撞，則A的碰后速度（方向和大小，下同）等于B的碰前速度，B的碰后速度等于A的碰前速度。如圖所示，光滑水平絕緣大桌取為O-xy坐標(biāo)面，空間有豎直向下（圖中朝里）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。（1）．O-xy平面上距O稍遠(yuǎn)處的小球A，質(zhì)量m、電量q>0，初速度方向如圖所示，大小為v0。而后A將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試求圓半徑R和周期T。（2）．圖中小球A1、A2質(zhì)量也同為m，電量也同為q，開始時(shí)分別位于y軸上的y1、y2（y2>y1）位置，初速度方向如圖所示，大小也同為。設(shè)A1、A2間可能發(fā)生的碰撞都是彈性碰撞，且不會(huì)相互轉(zhuǎn)移電荷（下同）。已知而后A1能到達(dá)y2處，試求y2-y1的可取值。（3）．圖中小球B的質(zhì)量也為m，電量也同為q，t=0時(shí)位于x軸上距O稍遠(yuǎn)的x1位置，大小也為v0?，F(xiàn)在給你一個(gè)質(zhì)量為m，電量為-q，初速度大小為v0的小球B*。t=0時(shí)B*的初始位置和初始速度方向由你選定，但要求在t=（k+）T時(shí)刻（k為正整數(shù)），B球可達(dá)到x軸上，與x1相距盡可能遠(yuǎn)的x2（x2>x1）位置，最后給出你所得的x2-x1值。（附注：解題時(shí)略去球之間的電作用力）【難易程度】中等題型二：空間區(qū)域同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)例題精講：如下圖甲所示，在以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)的xOy平面內(nèi)，存在著范圍足夠大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。一個(gè)帶正電小球在0時(shí)刻以v0＝3gt0的初速度從O點(diǎn)沿+x方向（水平向右）射入該空間，在t0時(shí)刻該空間同時(shí)加上如下圖乙所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，其中電場(chǎng)沿+y方向（豎直向上），場(chǎng)強(qiáng)大小，磁場(chǎng)垂直于xOy平面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。已知小球的質(zhì)量為m，帶電量為q，時(shí)間單位t0，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭，空氣阻力不計(jì)。試求：（1）12t0末小球速度的大小。（2）在給定的xOy坐標(biāo)系中，大體畫出小球在0到24t0內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。（3）30t0內(nèi)小球距x軸的最大距離?！倦y易程度】中等通關(guān)檢測(cè):利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面a、b間通以電流I時(shí)，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場(chǎng)EH，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)，EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值，UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UH＝RH，其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。（1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為l，請(qǐng)寫出UH和B、v、l的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖1中c、f哪端的電勢(shì)高。（v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率）（2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式。（3）圖2是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反。霍爾元件置于被測(cè)圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖像如圖3所示。若在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。【難易程度】較難【課后鞏固】（請(qǐng)老師填寫，屬于學(xué)生課后的練習(xí)作業(yè)）結(jié)合精選練習(xí)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考，進(jìn)一步理解知識(shí)點(diǎn)之間的銜接，構(gòu)建完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生通過鞏固性的練習(xí)，進(jìn)一步消化課程內(nèi)容，從而達(dá)到熟練掌握的目的。給出題目考查的知識(shí)點(diǎn)難易度、能力層次和答案解析。1.1922年英國物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖5所示，則下列相關(guān)說法中正確的是()A．該束帶電粒子帶負(fù)電B．速度選擇器的P1極板帶正電C．在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，質(zhì)量越大D．在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，比荷q/m越小【難易程度】容易2．如下圖，豎直平面坐標(biāo)系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，大小分別為B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，大小也為E；第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道，軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O相切，最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面相切于N。一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上（y＞0）的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動(dòng)，恰好通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，過N點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限，并在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（已知重力加速度為g）。（1）判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量；（2）P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)O至少多高；（3）若該小球以滿足（2）中OP最小值的位置和對(duì)應(yīng)速度進(jìn)入第一象限，通過N點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間小球距坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離s為多遠(yuǎn)？【難易程度】中等【參考答案】（請(qǐng)老師填寫，所有課后習(xí)題參考答案附在學(xué)案最后面）1.答案：BD。解析：由帶電粒子在磁場(chǎng)B2中的偏轉(zhuǎn)方向可知，粒子帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；帶電粒子在如圖所示的速度選擇器中受到兩個(gè)力平衡，即qvB＝qE，因?yàn)槭艿降穆鍌惼澚Ψ较蛳蛏?，故受到的電?chǎng)力方向向下，則P1極板帶正電，選項(xiàng)B正確；帶電粒子在右側(cè)的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，半徑R＝eq\f(mv,qB2)，則比荷q/m越小，半徑越大，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。2．答案（1），小球帶正電；（2）PO的最小距離為：；（3）。解析：（1）小球進(jìn)入第一象限正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)后，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，說明重力與電場(chǎng)力平衡，qE＝mg①得②小球帶正電。（2）小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v、軌道半徑為r。有：③小球恰能通過半圓軌道的最高點(diǎn)并沿軌道運(yùn)動(dòng)，有：④由③④得：⑤PO的最小距離為：⑥（3）小球由O運(yùn)動(dòng)到N的過程中機(jī)械能守恒：mg·2R＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)⑦由④⑦得：⑧根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)