2018版高考物理復(fù)習(xí)專題七計(jì)算題題型強(qiáng)化第3講加試計(jì)算題22題帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.pptx

1、第3講加試計(jì)算題22題 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),專題七計(jì)算題題型強(qiáng)化,題型2帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),題型1帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),命題預(yù)測(cè),1.如圖1所示的坐標(biāo)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(nèi)，既無電場(chǎng)也無磁場(chǎng)，在第三象限，存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電質(zhì)點(diǎn)，從y軸上y1h處的P1點(diǎn)，以一定的水平初速度沿x軸負(fù)方向進(jìn)入 第二象限；然后經(jīng)過x軸上x2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入第三 象限，帶電質(zhì)點(diǎn)恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)y軸上y3 2h的P3點(diǎn)離開電磁場(chǎng)，重力加速度為g.求： (1)帶電質(zhì)點(diǎn)到達(dá)P2點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；,圖

2、1,1,2,答案,解析,解析帶電質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖. 帶電質(zhì)點(diǎn)從P1到P2點(diǎn)， 由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：,vygt,方向與x軸負(fù)方向成45角.,1,2,(2)第三象限內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大??；,解析帶電質(zhì)點(diǎn)從P2到P3，重力與電場(chǎng)力平衡，得： Eqmg,答案,解析,1,2,(3)第三象限內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.,解析第三象限內(nèi)，洛倫茲力提供帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，,答案,解析,1,2,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(shí)存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.足夠長(zhǎng)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(duì)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(zhì)點(diǎn))，一段時(shí)間后，小球落在斜面上的C點(diǎn).已知小球的 運(yùn)動(dòng)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(shí)速度方向與斜面的夾角及由A 到C所需的時(shí)間t；,模擬訓(xùn)練,圖2,1,2,答案,解析,解析小球P靜止時(shí)不受洛倫茲力作用，僅受自身重力和電場(chǎng)力，對(duì)斜面無壓力，則mgqE P獲得水平初速度后由于重力和電場(chǎng)力平衡，將在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由對(duì)稱性可得小球P落到斜面上時(shí)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(jié),1.帶電粒子在疊加場(chǎng)中無約束情況下的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng). 若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，故機(jī)械能守恒，由此可求解問題. (2)電場(chǎng)力、洛倫茲力并存(不計(jì)重力的微觀粒子) 若電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng). 若電場(chǎng)力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，可用動(dòng)能定理求解問題.,(3)電場(chǎng)力、洛倫茲力、重力并存 若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動(dòng). 若重力與電場(chǎng)力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因

5、洛倫茲力不做功，可用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解問題. 2.帶電粒子在疊加場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng) 帶電粒子在疊加場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)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(diǎn)，運(yùn)用動(dòng)能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解.,命題預(yù)測(cè),1.如圖3所示，在xOy平面內(nèi)存在、四個(gè)場(chǎng)區(qū)，y軸右側(cè)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y軸左側(cè)與虛線MN之間存在方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，區(qū)電場(chǎng)方向豎直向下，區(qū)電場(chǎng)方向豎直向上，P點(diǎn)是MN與x軸的交點(diǎn).有一質(zhì)量為m、帶電荷量q的帶電粒子由原點(diǎn)O，以速度v0沿x軸正方向水平射入磁場(chǎng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的

6、磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向里，大小 為B0，勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 大小均為E ，區(qū)的磁場(chǎng)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(diǎn).,圖3,1,2,3,(1)帶電粒子從O點(diǎn)飛出后，第一次回到x軸時(shí)的位置和時(shí)間；,1,2,3,答案,解析,帶電粒子在場(chǎng)區(qū)做類平拋運(yùn)動(dòng)，,1,2,3,1,2,3,(2)根據(jù)題給條件畫出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡；,答案見解析圖,解析根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性畫出粒子在場(chǎng)區(qū)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.帶電粒子在場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)的半徑是場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)半徑的2倍，畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，同樣根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性畫出粒子回到O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.,答案,解析,(3)帶電粒子從O點(diǎn)飛出后到再次回到

7、O點(diǎn)的時(shí)間.,因此帶電粒子從O點(diǎn)飛出后到再次回到O點(diǎn)的時(shí)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(zhì)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(chǎng)加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，微粒射出電 場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角30，并接著進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面 向里、寬度為D20 cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.已知偏轉(zhuǎn) 電場(chǎng)中金屬板長(zhǎng)L20 cm，兩板間距d10 cm， 重力忽略不計(jì).求： (1)帶電微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速率v1；,模擬訓(xùn)練,答案1.0104 m/s,圖4,1,2,3,答案,解析,1,2,3,(2)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中兩金屬板

8、間的電壓U2；,答案100 V,解析帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)， 設(shè)其加速度為a，出電場(chǎng)時(shí)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(huì)由磁場(chǎng)右邊射出，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為多大？,答案0.1 T,解析帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，,設(shè)微粒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,解得B0.1 T 為使帶電粒子不射出磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場(chǎng)，它們的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向垂直紙面且相反.長(zhǎng)為 L、 寬為 的矩形abcd緊鄰磁場(chǎng)下方，與磁場(chǎng)邊界對(duì)齊，O為dc 邊中點(diǎn)，P為dc中垂線上一點(diǎn)，OP3L.矩形內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)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(jì)的帶電粒子由a點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡剛好與區(qū)域的右邊界相切. (1)求該粒子經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速度大小v0；,圖5,1,2,3,答案,解析,1,2,3,(2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；,解析粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖， 設(shè)粒子軌跡圓半徑為R0，,1,2,3,答案,