2012版高三物理一轮复习课件：11.3带电粒子在复合场中的运动(大纲版)
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典例剖析 【例2】 如图所示,在空间存在着水平方向的匀强磁场和竖直 方向的匀强电场,电场强度为E,磁感应强度为B.在某点由静 止释放一个带电液滴a,它运动到最低点处,恰与一个原来处 于静止的液滴b相撞,相撞后两液滴合为一体,沿水平方向做 直线运动.已知液滴a质量是液滴b质量的2倍,液滴a所带电 荷量是液滴b所带电荷量的4倍.求两液滴的初始位置之间的 高度差h(设a、b之间的静电力可以不计).
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三､
电磁流量计
知识讲解 电磁流量计原理可解释为:如图所示,一圆形导管直径为d,用非 磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动,导电液体 中的自由电荷(正､负离子)在洛伦兹力作用下偏转,a、b间 U U , 的电势差就保持稳定,由 qBv = qE = q 可得 v = , Bd 2 d 流量 Q = Sv = π d i U = π dU . 4 Bd 4B
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[解析] 设b液滴的质量为m,电荷量为q,则a液滴的质量为2m, 电荷量为4q. b液滴原来静止,受重力和电场力处于平衡,由此可知b液滴带 正电荷,且mg=Eq. ①
由a粒子的运动轨迹可知其受的洛伦兹力方向为右上方,判定 出a粒子带负电荷.设a原来所在处与b原来所在处的高度为 h,a运动到b时的速度为v1
qd 2 B 2 答案 : m = 8U
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二､
磁流体发电机
知识讲解 如图所示,由燃烧室O燃烧电离成的正､负离子(等离子体)以高 速v喷入偏转磁场B中.在洛伦兹力作用下,正､负离子分别向 上､下极板偏转､积累,从而在板间形成一个向下的电场,两 U 板间形成一定的电势差:当 qvB = q 时,电势差稳定为 d U=dvB,这就相当于一个可以对外供电的电源.
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(2)数学解析法 许多物理过程,一个物理量随另一个物理量的变化可用一个二 次函数来表示,如果这个函数存在极值,则说明它反映的物 理变化存在一个临界状态,用配方法､图像法求解极值,就可 求得临界点,临界状态的各物理量便可一一得出.
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典例剖析 【例3】 如图所示,竖直绝缘杆处于方向彼此垂直､大小为E､ B的匀强电､磁场中,一个质量为m､带正电电荷量为q的小球, 从静止开始沿杆下滑,且与杆的动摩擦因数为µ,试求:
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二､
带电粒子在电场､磁场､重力场并存的复合场中的运动
技法讲解 1.带电粒子在复合场中的直线运动 带电粒子在电场､磁场､重力场并存的复合场中运动时,如果带 电粒子所受合外力为零时,所处状态一定是匀速直线运动. 如果受的合力不为零,但方向与速度在同一直线上,粒子将 做匀减速或匀加速直线运动(或作变加速直线运动,如果有 杆或面束缚).常见情况如下:
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解析 : 设离子的质量为m､带电荷量为q, 经过加速电场时, 1 2 有qU = mv 2 2qU 则从狭缝S3射入磁场区域的速度v = ① m 射入磁场后, 受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,由于垂直 于边界射入, 离子恰经过半个圆,
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d 如图所示, 其圆半径R = ,由离子做匀速圆周运动的条件 : 2 mv 2 mv 2 2mv 2 = = , qvB = R d /2 d qd 2 B 2 . 代入①式的结果后,即得离子的质量m = 8U
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三､
带电体在复合场中的动态分析与临界问题
技法讲解 带电体在电场力､磁场力､重力､弹力及摩擦力作用下的运动, 广泛地涉及力学和电磁学的基本概念､规律和方法,不仅受 力复杂､运动多变(受力分析与运动分析常结合在一起)､综 合性强,而且往往与临界问题和极值问题密切相关.
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1.解决该类型题方法思路 (1)正确进行受力分析,除重力､弹力､摩擦力外,要特别注意电 场力和磁场力的分析.(2)正确进行物体的运动状况分析,找 出物体的速度､位置及变化,分清运动过程,如果出现临界状 态,要分析临界条件.(3)选择适当的规律进行求解.
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活学活用 2.目前世界上正在研究新型发电机——磁流体发电机,它的原 理图如图所示,设想在相距为d的两平行金属板间加一磁感 应强度为B的匀强磁场,两板通 过开关和灯泡相连.将气体加热到 使之高度电离后,由于正､负离子 一样多,且带电荷量均为q,因而称 为等离子体,将其以速度v喷入甲､ 乙两板之间,这时甲､乙两板就会 聚集电荷,产生电压,这就是磁流体发电机的原理,它可以直 接把内能转化为电能,试问:
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解题技法 一､ 带电体在重力场与磁场的复合场中的运动 技法讲解 带电体在重力场与磁场的复合场中运动时,若只受洛伦兹力与 重力,当二力平衡时,物体将沿水平方向做匀速直线运动,若 二力不平衡则物体做一般的曲线运动,很难从运动学角度来 分析,而从能量的角度来分析就比较简便.一定要注意洛伦 兹力不做功这一特点.若带电物体在运动过程中还受其他物 体(如绳､面或轨道等)的约束,则应结合施加约束的物体的 特点来分析带电物体的运动,一定注意洛伦兹力随运动状态 的变化而变化.
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(1)洛伦兹力为零(即v与B平行),重力与电场力平衡,做匀速直 线运动;或重力与电场力的合力恒定做匀变速运动. (2)洛伦兹力F与速度v垂直,且与重力和电场力的合力(或其中 一种力)平衡.做匀速直线运动.
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2.当带电粒子所受合外力充当向心力,带电粒子做匀速圆周运 动.由于通常情况下,重力和电场力为恒力,故不能充当向心 力,所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡,洛伦兹力 充当向心力. 3.当带电微粒所受的合外力不为零,且恒力中的重力､电场力 的合力做功使速度大小变化时,带电微粒所受洛伦兹力变 化,从而合外力变化,粒子将做曲线运动,这时其轨迹既非圆 弧､亦非抛物线,属变加速曲线运动,不能用匀变速运动或圆 周运动等规律解答有关问题,可考虑用动量观点解答或用 功能观点处理.
qU = qvB d
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(3) 理想状态时,喷入两极板间的离子流全部流向两极板,这时 电源达到最大功率.此时,电路中的最大电流为
I max = Nq t
式中N为在t时间内喷入两极板间的正､负离子数的总和,即 N=2nSvt,则发电机的最大功率为Pmax=UImax=2ndqSBv2. 答案:(1) 甲板 (2) Bdv (3) 2ndqSBv2 答案
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2.分析临界问题的常用方法 (1)物理分析法 认真分析系统所经历的物理过程,找出与临界状态相对应的临 界条件,是解答这类题目的关键,寻找临界条件,方法之一是 从最大静摩擦力､极限频率､临界角､临界温度等具有临界 含义的物理量及相关规律入手;方法之二是以题目叙述的 一些特殊词语如“恰好”“刚好”“最大”“最高”“至 少”为突破口,挖掘隐含条件,探求临界位置或状态.
mg − µ FN µ (qvB − qE ) a= =g− m m 由此可知a随v增大而减小, 即小球做加速度减小的加速运动, 当a = 0时, 速度达到最大, 这时有 : mg = µ ( qvB − qE ) 故最大速度为vmax mg + µ Eq . = µ qB
E [答案](1)v = B
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典例剖析 【例1】 如图所示,匀强磁场垂直纸面向里,有一足够长的等 腰三角形绝缘滑槽,两侧斜槽与水平面夹角为α,在斜槽顶点 两侧各放一个质量相等､带等量负电荷的小球A和B,两小球 与斜槽的动摩擦因数相等,且µ< 止释放,下面说法正确的是( )
α 将两小球同时由静 tan , 2
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(1)小球速度为多大时,加速度最大?最大值是多少? (2)小球下滑的最大速度是多少?
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[解析] 小球开始下滑时,在水平方向始终受到方向相反的电 场力qE和洛伦兹力qvB的作用,受力分析如图所示,
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(1)当qvB<qE时,压力FN水平向左,小球下滑的加速度为:
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A.两球沿斜槽都做匀加速运动,且aA=aB B.两球沿斜槽都做匀加速运动,且aA>aB C.两球沿斜槽都做变加速运动,且aA>aB D.两球沿斜槽的最大位移关系是:sA=sB
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[解析] 由静止下滑后,对A､B两球受力分析 由牛顿第二定律得: mgsinα-µ(mgcosα-qBv)=maA mgsinα-µ(mgcosα+qBv)=maB 所以A球下滑过程中加速度增大,当mgcosα=qBv时将脱离斜面 在空中做曲线运动,B球下滑过程中加速度减小,当 mgsinα=µ(mgcosα+qBv)时,B球将沿斜面匀速下滑,所以选项 C正确. [答案] C
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活学活用 1.如图是测量带电粒子质量仪器的工作原理示意图.设法使某 有机化合物的气态分子导入图示的容器A中,使它受到电子 束轰击,失去一个电子成为正一价的分子离子.分子离子从 狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速度不 计),加速后,再通过狭缝S2､S3射入 磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂 直于磁场区的界面PQ,最后,分子离 子打到感光片上,形成垂直于纸面且 平行于狭缝S3的细线.若测得细线到 狭缝S3的距离为d,导出分子离子质量m的表达式.
mg − µ FN µ (qE − qvB) a= =g− m m
由上式知a随v的增加而增加,即小球做加速度增加的加速运动. 当qvB=qE,即速度增大 v = E 时, B 摩擦力Ff=FN=0,加速度最大,其最大值为amax=g.
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( 2 )当qvB > qE时, FN改变方向为水平向右, 小球下滑加速度为 :
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(1) 图中哪个极板是发电机的正极? (2) 发电机的电动势多大? (3) 设喷入两极板间的离子流每立方米有n个负电荷,离子流 的横截面积为S,则发电机的最大功率多大?
典例剖析 【例2】 如图所示,在空间存在着水平方向的匀强磁场和竖直 方向的匀强电场,电场强度为E,磁感应强度为B.在某点由静 止释放一个带电液滴a,它运动到最低点处,恰与一个原来处 于静止的液滴b相撞,相撞后两液滴合为一体,沿水平方向做 直线运动.已知液滴a质量是液滴b质量的2倍,液滴a所带电 荷量是液滴b所带电荷量的4倍.求两液滴的初始位置之间的 高度差h(设a、b之间的静电力可以不计).
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三､
电磁流量计
知识讲解 电磁流量计原理可解释为:如图所示,一圆形导管直径为d,用非 磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动,导电液体 中的自由电荷(正､负离子)在洛伦兹力作用下偏转,a、b间 U U , 的电势差就保持稳定,由 qBv = qE = q 可得 v = , Bd 2 d 流量 Q = Sv = π d i U = π dU . 4 Bd 4B
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[解析] 设b液滴的质量为m,电荷量为q,则a液滴的质量为2m, 电荷量为4q. b液滴原来静止,受重力和电场力处于平衡,由此可知b液滴带 正电荷,且mg=Eq. ①
由a粒子的运动轨迹可知其受的洛伦兹力方向为右上方,判定 出a粒子带负电荷.设a原来所在处与b原来所在处的高度为 h,a运动到b时的速度为v1
qd 2 B 2 答案 : m = 8U
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二､
磁流体发电机
知识讲解 如图所示,由燃烧室O燃烧电离成的正､负离子(等离子体)以高 速v喷入偏转磁场B中.在洛伦兹力作用下,正､负离子分别向 上､下极板偏转､积累,从而在板间形成一个向下的电场,两 U 板间形成一定的电势差:当 qvB = q 时,电势差稳定为 d U=dvB,这就相当于一个可以对外供电的电源.
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(2)数学解析法 许多物理过程,一个物理量随另一个物理量的变化可用一个二 次函数来表示,如果这个函数存在极值,则说明它反映的物 理变化存在一个临界状态,用配方法､图像法求解极值,就可 求得临界点,临界状态的各物理量便可一一得出.
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典例剖析 【例3】 如图所示,竖直绝缘杆处于方向彼此垂直､大小为E､ B的匀强电､磁场中,一个质量为m､带正电电荷量为q的小球, 从静止开始沿杆下滑,且与杆的动摩擦因数为µ,试求:
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二､
带电粒子在电场､磁场､重力场并存的复合场中的运动
技法讲解 1.带电粒子在复合场中的直线运动 带电粒子在电场､磁场､重力场并存的复合场中运动时,如果带 电粒子所受合外力为零时,所处状态一定是匀速直线运动. 如果受的合力不为零,但方向与速度在同一直线上,粒子将 做匀减速或匀加速直线运动(或作变加速直线运动,如果有 杆或面束缚).常见情况如下:
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解析 : 设离子的质量为m､带电荷量为q, 经过加速电场时, 1 2 有qU = mv 2 2qU 则从狭缝S3射入磁场区域的速度v = ① m 射入磁场后, 受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,由于垂直 于边界射入, 离子恰经过半个圆,
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d 如图所示, 其圆半径R = ,由离子做匀速圆周运动的条件 : 2 mv 2 mv 2 2mv 2 = = , qvB = R d /2 d qd 2 B 2 . 代入①式的结果后,即得离子的质量m = 8U
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三､
带电体在复合场中的动态分析与临界问题
技法讲解 带电体在电场力､磁场力､重力､弹力及摩擦力作用下的运动, 广泛地涉及力学和电磁学的基本概念､规律和方法,不仅受 力复杂､运动多变(受力分析与运动分析常结合在一起)､综 合性强,而且往往与临界问题和极值问题密切相关.
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1.解决该类型题方法思路 (1)正确进行受力分析,除重力､弹力､摩擦力外,要特别注意电 场力和磁场力的分析.(2)正确进行物体的运动状况分析,找 出物体的速度､位置及变化,分清运动过程,如果出现临界状 态,要分析临界条件.(3)选择适当的规律进行求解.
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活学活用 2.目前世界上正在研究新型发电机——磁流体发电机,它的原 理图如图所示,设想在相距为d的两平行金属板间加一磁感 应强度为B的匀强磁场,两板通 过开关和灯泡相连.将气体加热到 使之高度电离后,由于正､负离子 一样多,且带电荷量均为q,因而称 为等离子体,将其以速度v喷入甲､ 乙两板之间,这时甲､乙两板就会 聚集电荷,产生电压,这就是磁流体发电机的原理,它可以直 接把内能转化为电能,试问:
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解题技法 一､ 带电体在重力场与磁场的复合场中的运动 技法讲解 带电体在重力场与磁场的复合场中运动时,若只受洛伦兹力与 重力,当二力平衡时,物体将沿水平方向做匀速直线运动,若 二力不平衡则物体做一般的曲线运动,很难从运动学角度来 分析,而从能量的角度来分析就比较简便.一定要注意洛伦 兹力不做功这一特点.若带电物体在运动过程中还受其他物 体(如绳､面或轨道等)的约束,则应结合施加约束的物体的 特点来分析带电物体的运动,一定注意洛伦兹力随运动状态 的变化而变化.
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(1)洛伦兹力为零(即v与B平行),重力与电场力平衡,做匀速直 线运动;或重力与电场力的合力恒定做匀变速运动. (2)洛伦兹力F与速度v垂直,且与重力和电场力的合力(或其中 一种力)平衡.做匀速直线运动.
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2.当带电粒子所受合外力充当向心力,带电粒子做匀速圆周运 动.由于通常情况下,重力和电场力为恒力,故不能充当向心 力,所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡,洛伦兹力 充当向心力. 3.当带电微粒所受的合外力不为零,且恒力中的重力､电场力 的合力做功使速度大小变化时,带电微粒所受洛伦兹力变 化,从而合外力变化,粒子将做曲线运动,这时其轨迹既非圆 弧､亦非抛物线,属变加速曲线运动,不能用匀变速运动或圆 周运动等规律解答有关问题,可考虑用动量观点解答或用 功能观点处理.
qU = qvB d
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(3) 理想状态时,喷入两极板间的离子流全部流向两极板,这时 电源达到最大功率.此时,电路中的最大电流为
I max = Nq t
式中N为在t时间内喷入两极板间的正､负离子数的总和,即 N=2nSvt,则发电机的最大功率为Pmax=UImax=2ndqSBv2. 答案:(1) 甲板 (2) Bdv (3) 2ndqSBv2 答案
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2.分析临界问题的常用方法 (1)物理分析法 认真分析系统所经历的物理过程,找出与临界状态相对应的临 界条件,是解答这类题目的关键,寻找临界条件,方法之一是 从最大静摩擦力､极限频率､临界角､临界温度等具有临界 含义的物理量及相关规律入手;方法之二是以题目叙述的 一些特殊词语如“恰好”“刚好”“最大”“最高”“至 少”为突破口,挖掘隐含条件,探求临界位置或状态.
mg − µ FN µ (qvB − qE ) a= =g− m m 由此可知a随v增大而减小, 即小球做加速度减小的加速运动, 当a = 0时, 速度达到最大, 这时有 : mg = µ ( qvB − qE ) 故最大速度为vmax mg + µ Eq . = µ qB
E [答案](1)v = B
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典例剖析 【例1】 如图所示,匀强磁场垂直纸面向里,有一足够长的等 腰三角形绝缘滑槽,两侧斜槽与水平面夹角为α,在斜槽顶点 两侧各放一个质量相等､带等量负电荷的小球A和B,两小球 与斜槽的动摩擦因数相等,且µ< 止释放,下面说法正确的是( )
α 将两小球同时由静 tan , 2
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(1)小球速度为多大时,加速度最大?最大值是多少? (2)小球下滑的最大速度是多少?
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[解析] 小球开始下滑时,在水平方向始终受到方向相反的电 场力qE和洛伦兹力qvB的作用,受力分析如图所示,
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(1)当qvB<qE时,压力FN水平向左,小球下滑的加速度为:
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A.两球沿斜槽都做匀加速运动,且aA=aB B.两球沿斜槽都做匀加速运动,且aA>aB C.两球沿斜槽都做变加速运动,且aA>aB D.两球沿斜槽的最大位移关系是:sA=sB
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[解析] 由静止下滑后,对A､B两球受力分析 由牛顿第二定律得: mgsinα-µ(mgcosα-qBv)=maA mgsinα-µ(mgcosα+qBv)=maB 所以A球下滑过程中加速度增大,当mgcosα=qBv时将脱离斜面 在空中做曲线运动,B球下滑过程中加速度减小,当 mgsinα=µ(mgcosα+qBv)时,B球将沿斜面匀速下滑,所以选项 C正确. [答案] C
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活学活用 1.如图是测量带电粒子质量仪器的工作原理示意图.设法使某 有机化合物的气态分子导入图示的容器A中,使它受到电子 束轰击,失去一个电子成为正一价的分子离子.分子离子从 狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速度不 计),加速后,再通过狭缝S2､S3射入 磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂 直于磁场区的界面PQ,最后,分子离 子打到感光片上,形成垂直于纸面且 平行于狭缝S3的细线.若测得细线到 狭缝S3的距离为d,导出分子离子质量m的表达式.
mg − µ FN µ (qE − qvB) a= =g− m m
由上式知a随v的增加而增加,即小球做加速度增加的加速运动. 当qvB=qE,即速度增大 v = E 时, B 摩擦力Ff=FN=0,加速度最大,其最大值为amax=g.
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( 2 )当qvB > qE时, FN改变方向为水平向右, 小球下滑加速度为 :
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(1) 图中哪个极板是发电机的正极? (2) 发电机的电动势多大? (3) 设喷入两极板间的离子流每立方米有n个负电荷,离子流 的横截面积为S,则发电机的最大功率多大?
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高考物理一轮复习第九章磁场第3讲带电粒子在复合场中
3．回旋加速器 (1)组成： 如图所示， 两个 D 形盒(静电屏蔽作用)， 大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝 间可形成电场．
电场 用来对粒子(质子、α (2)作用：_______ 磁场 用来使粒子回 粒子等 )加速， ________
旋从而能反复加速．
(3)加速原理 ①回旋加速器中所加交变电压的频率 f 与带电粒子做匀速圆 qB 1 2πm 周运动的频率相等，f＝ ＝________ ； T 1 ②回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式 Ek＝ mv2 2 q2B2R2 2m 来计算， ＝________ 在粒子电荷量、 质量 m 和磁感应强度 B 一定的情况下， 回旋加速器的半径 R 越大， 粒子的能量就越 大．
装置
原理图
规律 电流方向与匀强磁场方向垂直的 载流导体，在与电流、磁场方向均
A．质子被加速后的最大速度不可能超过 2πfR B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C．高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变 电流 D．不改变 B 和 f，该回旋加速器也能用于加速 α 粒子
2πR 1 提示：选 A.由 T＝ v ，T＝ ，可得质子被加速后的最大速 f 度为 2πfR，其不可能超过 2πfR，质子被加速后的最大速度 与加速电场的电压大小无关，选项 A 正确、B 错误；高频电 源可以使用正弦式交变电流， 选项 C 错误； 要加速 α 粒子， 高频交流电周期必须变为 α 粒子在其中做圆周运动的周期， 即 T＝ 2πmα ，故 D 错误． qα B
洛伦兹力在科技中的应用 【知识提炼】 常见科学仪器的原理 装置 速度选 择器 原理图 规律 E 若 qv0B＝Eq，即 v0＝B，粒子做匀 速直线运动
装置
原理图
规律 等离子体射入，受洛伦兹力偏转，
高三物理一轮复习 第8章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动课件
D.若速度变为
1
v0(其他不变),将往下偏
精选ppt
10
2
1. 答案 BD 由qE=qv0B知,当v0= E 时,粒子将不偏转。
B
精选ppt
11
.如图所示,一块金属块放在匀强磁场中,通以沿x轴正方向的电流,若测得 金属块上表面的电势高于下表面的电势,则可判断磁场的方向是 ( ) A.沿y轴正方向 B.沿y轴负方向 C.沿z轴负方向 D.沿z轴正方向
精选ppt
12
2. 答案 C 当通以沿x轴正方向的电流时金属块中电子会向x轴负方向 流动,而据题意知电子受力方向为向下,所以据左手定则知磁场方向沿z轴 负方向。
精选ppt
13
3.如图有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域 Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径又相同, 则说明这些正离子具有相同的 ( )
2 2mU Bq
,跟带电粒子⑩ 比荷
精选ppt
6
4.磁流体发电机 (1)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把 内 能直接转化为 电 能。 (2)根据左手定则,如图所示中的B是发电机的 正极 。
精选ppt
7
(3)磁流体发电机两极板间的距离为d,等离子体速度为v,磁场感应强度为 B,则两极板间能达到的最大电势差U= Bdv 。 5.电磁流量计 工作原理:如图所示,圆导管直径为d,用非磁性材料制成,导电液体在管中 向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下偏 转,a、b间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的洛伦兹力和电场力平
A.速度 B.质量 C.电荷量 D.比荷
精选ppt
14
3. 答案 AD 设电场的场强为E,由于离子在区域Ⅰ中不发生偏转,则Eq= B1qv,得v= E ,即这些正离子具有相同的速度;当离子进入区域Ⅱ时,偏转半
2012届高考物理一轮全程课件8-3带电粒子在复合场中的运动.ppt
线上时，粒子将做匀变速直线运动．处理这类问题，根据 动能定 洛伦兹力不做功的特点，选用 牛顿第二定律 、
理 、 能量守恒定律 等规律列方程求解．
5．带电粒子在复合场中的曲线运动
(1) 当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向，洛 伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内 做 匀速圆周运动 ． (2) 当带电粒子所受的合外力是变力，且与初速度方 向不在同一直线上时，粒子做非匀变速曲线运动．一般处 理这类问题，选用 动能定理 或 能量守恒定律 列方程求解． (3) 由于带电粒子在复合场中受力情况复杂、运动情 况多变 ， 往往出现临界问题 ，这时应以题目中的 “最 大”、“最高”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条 件，根据临界条件列出辅助方程，再与其他方程联立求
带电粒子在不同场中的运动性质可能不同，可分别 进行讨论．粒子在不同场中运动的联系点是速度，因为速
度不能突变，在前一个场中运动的末速度，就是后一个场
中运动的初速度．
4．带电粒子在复合场中的直线运动 (1) 带电粒子所受合外力为零时，做匀速直线运动， 处理这类问题，应根据 受力平衡 列方程求解． (2) 带电粒子所受合外力恒定，且与初速度在一条直
应当考虑其重力．
(2) 在题目中有明确交待是否要考虑重力的，这种情 况比较正规，也比较简单．
(3) 直接看不出是否要考虑重力的，在进行受力分析
与运动分析时，要由分析结果，先进行定性确定是否要考 虑重力.
温故自查 1．带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质 (1)当带电粒子所受合外力为零时，将做 匀速直线运 动
温故自查 1．定义：同时存在电场和磁场的区域，同时存在磁
场和重力场的区域，同时存在电场 、磁场 和 重力场
区域，都叫做复合场，也称为叠加场．
2012高三物理一轮复习课件--第8章第三节《带电粒子在复合场中的运动》
第8章 磁场
基
课
础
堂
知
互
识
动
梳
讲
理
练
第三节
带电粒子在复合场中的运动
经
知
典
能
题
优
型
化
探
演
究
练
第
基
三
础
节
知
识
带
梳 理
电
粒
子
在
经 典
复
题
合
型 探
场
究
中
的
运
动
第8章 磁场
课
基础知识梳理
堂
互
动
讲
练
课堂互动讲练
经典题型探究
知 能
优
化
演
知能优化演练
练
第8章 磁场
基
基础知识梳理
课
础
堂
知 识
一、带电粒子在复合场中的运动
课
础
堂
知
互
识
带电粒子在“组合场”中的运动
动
梳
讲
理 例1 (2009年高考全国卷Ⅱ)如图8－3－7所示，在 练
宽度分别为l1和l2的两个毗邻的条形区域中分别有
经 匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面向里， 知
典 电场方向与电、磁场分界线平行向右．一带正电 能
题
型 荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入
识
动
梳 理
则得小球在 O 点速度为：v＝
2lg－qmE＝2 m/s.②
讲 练
(2)小球运动到 O 点悬线断裂前瞬间，对小球应用牛顿
第二定律：
经 典 题 型
F 向＝FT－mg－F 洛＝mvl2③
基
课
础
堂
知
互
识
动
梳
讲
理
练
第三节
带电粒子在复合场中的运动
经
知
典
能
题
优
型
化
探
演
究
练
第
基
三
础
节
知
识
带
梳 理
电
粒
子
在
经 典
复
题
合
型 探
场
究
中
的
运
动
第8章 磁场
课
基础知识梳理
堂
互
动
讲
练
课堂互动讲练
经典题型探究
知 能
优
化
演
知能优化演练
练
第8章 磁场
基
基础知识梳理
课
础
堂
知 识
一、带电粒子在复合场中的运动
课
础
堂
知
互
识
带电粒子在“组合场”中的运动
动
梳
讲
理 例1 (2009年高考全国卷Ⅱ)如图8－3－7所示，在 练
宽度分别为l1和l2的两个毗邻的条形区域中分别有
经 匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面向里， 知
典 电场方向与电、磁场分界线平行向右．一带正电 能
题
型 荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入
识
动
梳 理
则得小球在 O 点速度为：v＝
2lg－qmE＝2 m/s.②
讲 练
(2)小球运动到 O 点悬线断裂前瞬间，对小球应用牛顿
第二定律：
经 典 题 型
F 向＝FT－mg－F 洛＝mvl2③
高三物理一轮复习带电粒子在复合场中的运动精品PPT课件
所以
vm=
mg
qB
E B
.
qE
答案：g－
mg E
m qB B
误区警示：受力分析的过程中很容易漏掉力或添加力，或者认为摩擦力与运动速度无关， 但是由于速度影响洛伦兹力，从而影响弹力，进而影响摩擦力.
针对训练 2－1：如图 8－4－12 所示，足够长的光滑绝缘斜面与水平面间的夹角为 α（sin α=0.6），放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度 E=50 V/m，方向水平向左，磁场 方向垂直纸面向外.一个电荷量 q=+4.0×10-2 C，质量 m=0.40 kg 的光滑小球，以初速度 v0=20 m/s 从斜面底端向上滑，然后又下滑，共经过 3 s 脱离斜面.求磁场的磁感应强度.（g 取 10 m/s2）
方法技巧：带电粒子分别在两个区域中做类平抛运动和匀速圆周运动，通过连接点的速度 将两种运动联系起来.
针对训练 1－1：如图 8－4－9 所示，在 x 轴上方有垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场，磁感 应强度为 B；在 x 轴下方有沿 y 轴负方向的匀强电场，场强为 E.一质量为 m、电荷量为－q 的 粒子从坐标原点 O 沿着 y 轴正方向射出，射出之后，第三次到达 x 轴时，它与点 O 的距离为 L， 求此粒子射出时的速度 v 的大小和运动的总路程 s（重力不计）.
mg cos
故 B=
qv
E sin
v
0.40 10 0.8 4.0 10 2 10
T
50 0.6 10
T=5 T.
答案：5 T
类型三：带电粒子在复合场中的一般曲线运动 【例 3】 如图 8－4－13 所示，空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向（垂直纸面向里） 的匀强磁场，一粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自 A 点沿曲线 ACB 运动， 到达 B 点时速度为零，C 为运动的最低点，不计重力，则（ ）
高考物理一轮复习课件：专题 带电粒子在复合场中的运动
从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程。
6.在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向 垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行 于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴 的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为 30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不
4.第一、第四象限内的磁感应强度大小相等，方向如图。现有一 个质量为m，电量为＋q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点，以 垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场，恰好经过y轴上的Q点且与y 轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四 象限的磁场。已知OP之间的距离为d(不计重力)。求： (1)O点到Q点的距离；(2)磁感应强度B的大小； (3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间。
(2)电场强度和磁感应强度的大小之比。
12.如图,在直角坐标系xOy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场，在 第四象限中分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量 为＋q的微粒，在A点(0，3)以初速度v0＝120 m/s平行x轴正方向射入电场区 域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，并且先后只通过x轴上 的P点(6，0)和Q点(8，0)各一次。已知该微粒的比荷为q/m＝102 C/kg，微粒 重力不计，求：(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小；
(2)求出微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角,并画出带电微粒在电场 和磁场中由A至Q的运动轨迹； (3)电场强度E和磁感应强度B的大小。
13.如图，在地面附近一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强 磁场。匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向外。一 质量为m、带电荷量为－q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v 的匀速圆周运动。(重力加速度为g)(1)求此区域内电场强度的大小和 方向；
6.在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向 垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行 于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴 的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为 30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不
4.第一、第四象限内的磁感应强度大小相等，方向如图。现有一 个质量为m，电量为＋q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点，以 垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场，恰好经过y轴上的Q点且与y 轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四 象限的磁场。已知OP之间的距离为d(不计重力)。求： (1)O点到Q点的距离；(2)磁感应强度B的大小； (3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间。
(2)电场强度和磁感应强度的大小之比。
12.如图,在直角坐标系xOy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场，在 第四象限中分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量 为＋q的微粒，在A点(0，3)以初速度v0＝120 m/s平行x轴正方向射入电场区 域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，并且先后只通过x轴上 的P点(6，0)和Q点(8，0)各一次。已知该微粒的比荷为q/m＝102 C/kg，微粒 重力不计，求：(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小；
(2)求出微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角,并画出带电微粒在电场 和磁场中由A至Q的运动轨迹； (3)电场强度E和磁感应强度B的大小。
13.如图，在地面附近一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强 磁场。匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向外。一 质量为m、带电荷量为－q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v 的匀速圆周运动。(重力加速度为g)(1)求此区域内电场强度的大小和 方向；
高三物理一轮复习 11.3带电粒子在复合场中的运动
所以CD错；因为离子在场中所受合力为 零，
• 【答案】 A
精选课件
• 四、“磁偏转”和“电偏转”的差别
偏转条件 受力情况 运动情况 运动轨迹 物理规律
基本公式
做功情况
电偏转
磁偏转
带电粒子以 v⊥E 进入匀 带电粒子以 v⊥B 进入匀
强电场
强磁场
只受恒定的电场力
只受大小恒定的洛伦兹 力
类平抛运动
匀速圆周运动
• 两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度 可忽略，两触点间的电势差为160μV，磁感 应强度的大小为0.040 T．则血流速度的近 似值和电极a、b的正负为 ( )
精选课件
• A．1.3 m/s，a正，b负 • B．2.7 m/s，a正，b负 • C．1.3 m/s，a负、b正 • D．2.7 m/s，a负、b正 • 【解析】 根据左手定则，可知a正b负定 牛顿第二定律、向心力公
律
式
L＝vt，y＝21at2，a＝qmE， tan θ＝at/v
qvB＝mvr2，r＝mv/(qB) T＝2πm/(qB)
t＝θT/(2π)，sin θ＝L/r
电场力既改变速度方向， 洛伦兹力只改变速度方
也改变速度的大小，对电 向，不改变速度的大小，
相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒 子选择出来，所以叫做速度选择器．
精选课件
• (2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择 器的条件是qE＝qvB，即v＝
精选课件
•
1．在两平行金属板间，有如右图所
示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒
子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向 和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通
荷要做功
对电荷永不做功
精选课件
• 【答案】 A
精选课件
• 四、“磁偏转”和“电偏转”的差别
偏转条件 受力情况 运动情况 运动轨迹 物理规律
基本公式
做功情况
电偏转
磁偏转
带电粒子以 v⊥E 进入匀 带电粒子以 v⊥B 进入匀
强电场
强磁场
只受恒定的电场力
只受大小恒定的洛伦兹 力
类平抛运动
匀速圆周运动
• 两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度 可忽略，两触点间的电势差为160μV，磁感 应强度的大小为0.040 T．则血流速度的近 似值和电极a、b的正负为 ( )
精选课件
• A．1.3 m/s，a正，b负 • B．2.7 m/s，a正，b负 • C．1.3 m/s，a负、b正 • D．2.7 m/s，a负、b正 • 【解析】 根据左手定则，可知a正b负定 牛顿第二定律、向心力公
律
式
L＝vt，y＝21at2，a＝qmE， tan θ＝at/v
qvB＝mvr2，r＝mv/(qB) T＝2πm/(qB)
t＝θT/(2π)，sin θ＝L/r
电场力既改变速度方向， 洛伦兹力只改变速度方
也改变速度的大小，对电 向，不改变速度的大小，
相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒 子选择出来，所以叫做速度选择器．
精选课件
• (2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择 器的条件是qE＝qvB，即v＝
精选课件
•
1．在两平行金属板间，有如右图所
示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒
子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向 和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通
荷要做功
对电荷永不做功
精选课件
高三物理一轮复习精品课件4：专题八 带电粒子在复合场中的运动
2、电场和匀强磁场共存区域
功
处理方法： 二力平衡~匀速直线运动
能
关
不平衡~复杂的曲线运动
系
【例1】如图所示，一带电粒子重力不计，射出时动 能减少，若要使带电粒子的动能增加
A 使带电粒子性质与原来相反 B 使带电粒子电荷量增加 C 增大两金属板间的电势差 D 增大磁感应强度
【例2】如图所示，一带电微粒从两竖直的带等量异 种电荷的平板上方h处自由落下，两板间还存在匀 强磁场，方向垂直纸面向里，带电小球通过正交的 电磁场时 C
个数
速度选择器 磁流体发电机 霍尔效应 电磁流量计
+ + ++ × ××× × ×××
-- - -
hd A
I
A′
建立模型的重要性
科学抽象的一个重要方面就是建立理想化模型。这 对“问题解决”起着至关重要的的作用。近几年高 考每年都要考到很多实际问题。解决实际问题的思 路是：建立实际问题的理想化模型，将其过程理想 化，模型化。对于每一个模型，采用特定的方法予 以解决。
磁场作用：使粒子在D形盒内_____ _。 交变电
压频率=粒子回旋频率：f=
。
例题 如图为处于真空室内的回旋加速器示意图，质量 为m，带电量为q的带电粒子，刚进入两D形盒间隙时速 度可忽略不计，D形盒间隙间加有电压为U的同步交变电 压，能使带电粒子每经过D形盒的间隙就被加速一次， 两D形盒中的匀强磁场使粒子在盒内作匀速圆周运动， 最后达到较大的动能后从外侧出口处被引出进行科学如 图实验。若D形盒的半径为R，垂直D形盒的匀强磁场磁 感应强度为B，粒子所受重力忽略 不计，粒子经过D形盒间隙的时间不计，求： （1）带电粒子被引出时的动能为多大？ （2）带电粒子在加速器中被加速的次数及时间。
高考物理一轮复习课件第十章磁场第四讲带电粒子在复合场中的运动
合场中做直线运动， 它的电性是什么？
二、组合场中的运动 三、叠加场中的运动
1.重、电、磁中的直线： 只能是匀速直线
V
qE qvB
mg
思考：此粒子在复 合场中做直线运动， 它的电性是什么？
二、组合场中的运动 三、叠加场中的运动
1.重、电、磁中的直线： 只能是匀速直线
(3)要使点电荷在整个磁场中运动的时间最长，
求区域Ⅱ的磁感应强度B2的最小值。
(3)L＝r2(1＋sin300)
得 B2min＝32B1
类型(二) 带电粒子在交变电磁场中的运动 解决带电粒子在交变电磁场中运动问题的基本思路：
读图 受力分析 过程分析 找衔接点
选规律
了解场的变化情况 分析粒子在各变化场区的受力情况 分析粒子在不同时间段内的运动情况 找出衔接相邻过程及状态的物理量
(1)求电场强度E的大小；(2)求t0与t1的比值； (3)小球过D点后将做周期性运动，当小球运
动的周期最大时，求此时磁感应强度的大小
B0及运动的最大周期Tm
解:(1)mg＝qE
得 E＝mg q
题型二 磁场周期性变化、电场不变
[例 2] 如图甲所示，虚线 MN 的左侧空间中存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧
5.0×103 m/s(粒子重力不计)。
(1)带电粒子从坐标为(0.1 m,0.05 m)的点射出电场，求该电场强度的大小；
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m，－0.05 m)的点回到电场，可在紧邻电场 的右侧区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
(2)v
y＝at＝qmE
2.重、电、磁中的圆周 只能是匀速圆周
mg=qE
+
二、组合场中的运动 三、叠加场中的运动
1.重、电、磁中的直线： 只能是匀速直线
V
qE qvB
mg
思考：此粒子在复 合场中做直线运动， 它的电性是什么？
二、组合场中的运动 三、叠加场中的运动
1.重、电、磁中的直线： 只能是匀速直线
(3)要使点电荷在整个磁场中运动的时间最长，
求区域Ⅱ的磁感应强度B2的最小值。
(3)L＝r2(1＋sin300)
得 B2min＝32B1
类型(二) 带电粒子在交变电磁场中的运动 解决带电粒子在交变电磁场中运动问题的基本思路：
读图 受力分析 过程分析 找衔接点
选规律
了解场的变化情况 分析粒子在各变化场区的受力情况 分析粒子在不同时间段内的运动情况 找出衔接相邻过程及状态的物理量
(1)求电场强度E的大小；(2)求t0与t1的比值； (3)小球过D点后将做周期性运动，当小球运
动的周期最大时，求此时磁感应强度的大小
B0及运动的最大周期Tm
解:(1)mg＝qE
得 E＝mg q
题型二 磁场周期性变化、电场不变
[例 2] 如图甲所示，虚线 MN 的左侧空间中存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧
5.0×103 m/s(粒子重力不计)。
(1)带电粒子从坐标为(0.1 m,0.05 m)的点射出电场，求该电场强度的大小；
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m，－0.05 m)的点回到电场，可在紧邻电场 的右侧区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
(2)v
y＝at＝qmE
2.重、电、磁中的圆周 只能是匀速圆周
mg=qE
+
高三物理一轮复习：带电粒子在复合场中的运动 PPT课件 课件 人教课标版
场中
向或反向
W=qu
洛仑兹力
运动电荷 在磁场中 （B┴V）
垂直B与V F=qvB 决定的平 面（左手 定则）
始终不做 功
二、方法点拔
分析带电粒子在复合场中的运动，实质是分析带 电粒子的受力情况和初始运动条件，关键是洛仑 兹力的分析。当电荷的运动方向和磁场方向垂直 时，洛仑兹力的大小为F=qvB，洛仑兹力的方向 由左手定则判定，注意四指应指向正电荷运动的 方向或负电荷运动的反方向。
磁场增加后有 qE1d1mV '21mV 2
22
2
两式联立
Ek
1 2
mV2 qVBd
小结
速度选择器模型：只有满足速度大小 V=E/B，沿一定方向入射的带电粒子才能 做匀速直线运动，与粒子的质量，电量和 电性均无关。
带电粒子在复合场中作非匀变速曲线运动， 往往要从功和能的角度来分析问题
•
30、经验是由痛苦中粹取出来的。
•
31、绳锯木断，水滴石穿。
•
32、肯承认错误则错已改了一半。
•
33、快乐不是因为拥有的多而是计较的少。
•
34、好方法事半功倍，好习惯受益终身。
•
35、生命可以不轰轰烈烈，但应掷地有声。
•
36、每临大事，心必静心，静则神明，豁然冰释。
•
37、别人认识你是你的面容和躯体，人们定义你是你的头脑和心灵。
在竖直方向上作竖直上抛运动，初速为Vy
其中，水平方向上，Vx=1m/s, ax=17.3m/s2
竖直方向上，Vy=1.73m/s ay=g=10m/s2
由于回到了同一电场线，即竖直位移为0，则t=2Vy/g