(新课标)2020版高考物理复习专题三第3讲带电粒子在复合场中的运动课件
答案：(1)见解析
2El′ (2) Bl
4 3El′ (3) B2l2
BEl(1＋183l′πl )
[考情分析] ■ 命题特点与趋势——怎么考 1．带电粒子在复合场中的运动问题，全国卷在 2016 年和 2017 年考查了较为较简单的选择题．但 2018 年全国卷也以计算题 的形式考查了带电粒子在组合场的运动，在自主命题地区的高 考中是命题热点，题目多为综合性较强的计算题．
设磁感应强度大小为 B，11H 在磁场中运动的圆轨道半径为 R1， 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 qv1′B＝mvR1′ 1 2⑦ 由几何关系得 s1＝2R1sin θ1⑧ 联立以上各式得 B＝ 6qmhE⑨ (3)设21H 在电场中沿 x 轴正方向射出的速度大小为 v2，在电场 中的加速度大小为 a2，由题给条件得
根据牛顿第二定律有 qE＝ma① 式中 q 和 m 分别为粒子的电荷量和质量． 由运动学公式有 v1＝at② l′＝v0t③ v1＝vcos θ④
粒子在磁场中做匀速圆周运动，设其运动轨道半径为 R，由洛 伦兹力公式和牛顿第二定律得 qvB＝mRv2⑤ 由几何关系得 l＝2Rcos θ⑥ 联立①②③④⑤⑥式得 v0＝2EBll′⑦
(3)由运动学公式和题给数据得 v1＝v0cotπ6⑧ 联立①②③⑦⑧式得 mq ＝4 B3E2l2l′⑨ 设粒子由 M 点运动到 N 点所用的时间为 t′，则 t′＝2t＋2π22－π π6T⑩
式中 T 是粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期， T＝2qπBm⑪ 由③⑦⑨○ 10⑪式得 t′＝BEl(1＋183l′πl )⑫
2．抓住“两个技巧” (1)按照带电粒子运动的先后顺序，将整个运动过程划分成不同 特点的小过程． (2)善于应用几何图形处理边、角关系，要有运用数学知识处理 物理问题的习惯．
3．熟记带电粒子在复合场中的三种运动 (1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为 零时，将处于静止状态或做匀速直线运动． (2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、 方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁 场的平面内做匀速圆周运动． (3)非匀变速曲线运动：当带电粒子所受的合外力的大小和方向 均变化，且与初速度方向不在同一条直线上时，粒子做非匀变 速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．
由题给条件，11H 进入磁场时速度的方向与 x 轴正方向夹角 θ1 ＝60°.11H 进入磁场时速度的 y 分量的大小为 a1t1＝v1tan θ1③ 联立以上各式得 s1＝233h④ (2)11H 在电场中运动时，由牛顿第二定律有 qE＝ma1⑤ 设11H 进入磁场时速度的大小为 v1′，由速度合成法则有 v1′ ＝ v21＋a1t12⑥
[真题再做] 1.(2016·高考全国卷Ⅰ，T15)现代质谱仪 可用来分析比质子重很多倍的离子，其示 意图如图所示，其中加速电压恒定．质子 在入口处从静止开始被加速电场加速，经 匀强磁场偏转后从出口离开磁场．若某种一价正离子在入口处 从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍 从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的 12 倍．此 离子和质子的质量比约为( )
A．11
B．12
C．121
D．144
解析：带电粒子在加速电场中运动时，有 qU＝12mv2，在磁场
中偏转时，其半径 r＝mqBv，由以上两式整理得价正离子的电荷量相同，B1∶B2＝1∶12，当半径
相等时，解得mm21＝144，选项 D 正确．
答案：D
2.(2017·高考全国卷Ⅰ，T16)如图，空
B．mb>ma>mc D．mc>mb>ma
解析：该空间区域为匀强电场、匀强磁场和重力场的叠加场，a 在纸 面内做匀速圆周运动，可知其重力与所受到的电场力平衡，洛伦兹
力提供其做匀速圆周运动的向心力，有 mag＝qE，解得 ma＝qgE.b 在 纸面内向右做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力
2．从近几年全国卷和地方卷的试题可以看出，命题点多集中 在带电粒子在电场和磁场的组合场中运动，重点考查曲线运动 的处理方法及几何关系的应用．也有考查粒子在重力场、电场、 磁场组成的叠加场中的运动问题的，重点考查受力分析及动力 学规律的应用．
■ 解题要领——怎么做 1．解决此类问题一定要分清复合场的组成、带电体在场中的 受力特点、满足的运动规律(如类平抛运动、圆周运动、匀变速 直线运动等)，同时要做好运动过程分析，将一个复杂的运动分 解成若干简单的运动，并能找出它们之间的联系． 2．2020 年备考要关注以磁与现代科技为背景材料涉及组合场 问题的题目．
间某区域存在匀强电场和匀强磁场，
电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁
场方向垂直于纸面向里．三个带正电的微粒 a、b、c 电荷量相
等，质量分别为 ma、mb、mc.已知在该区域内，a 在纸面内做 匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向
左做匀速直线运动．下列选项正确的是( )
A．ma>mb>mc C．mc>ma>mb
考向一 带电粒子在组合场中的运动 带电粒子的“电偏转”和“磁偏转”的比较
垂直进入磁场(磁偏转) 垂直进入电场(电偏转)
情景图
垂直进入磁场(磁偏转) 垂直进入电场(电偏转)
受力
FB＝qv0B，FB 大小不 变，方向总指向圆心，
FE＝qE，FE 大小、方向不变，
为恒力
方向变化，FB 为变力
运动 匀速圆周运动 r＝mBvq0， 类平抛运动 vx＝v0，vy＝Emqt
sin θ2＝va22′t2 ⑮ 联立以上各式得 s2＝s1，θ2＝θ1，v2′＝ 22v1′⑯ 设21H 在磁场中做圆周运动的半径为 R2，由⑦⑯式及粒子在匀 强磁场中做圆周运动的半径公式得 R2＝2mqBv2′＝ 2R1⑰ 所以出射点在原点左侧．设21H 进入磁场的入射点到第一次离开 磁场的出射点的距离为 s2′，由几何关系有
(1)粒子到达 O 点时速度的大小和方向； (2)电场强度和磁感应强度的大小之比．
[解析] (1)在电场中，粒子做类平抛运动，设 Q 点到 x 轴距离 为 L，到 y 轴距离为 2L，粒子的加速度为 a，运动时间为 t，有 2L＝v0t，L＝12at2 设粒子到达 O 点时沿 y 轴方向的分速度为 vy，有 vy＝at
(1)11H 第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离； (2)磁场的磁感应强度大小； (3)21H 第一次离开磁场的位置到原点 O 的距离．
解析：(1)11H 在电场中做类平抛运动，在磁 场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所 示．设11H 在电场中的加速度大小为 a1，初速 度大小为 v1，它在电场中的运动时间为 t1， 第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离为 s1.由运动学公式有 s1＝v1t1① h＝12a1t21②
规律 T＝2Bπqm
x＝v0t，y＝2Emqt2
[典例1] 在平面直角坐标系 xOy 中，第一象 限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第三象 限存在沿 y 轴负方向的匀强电场，如图所 示．一带负电的粒子从电场中的 Q 点以速度 v0 沿 x 轴正方向 开始运动，Q 点到 y 轴的距离为到 x 轴距离的 2 倍．粒子从坐 标原点 O 离开电场进入磁场，最终从 x 轴上的 P 点射出磁场， P 点到 y 轴距离与 Q 点到 y 轴距离相等．不计粒子重力，求：
联立可得EB＝v20. [答案] (1) 2v0 方向与 x 轴正方向成 45°角斜向上 (2)v20
方法技巧 带电粒子在组合场中运动的处理方法
——————————————————————— (1)明性质：要清楚场的性质、方向、强弱、范围等，如例题中 磁场在第一象限且垂直纸面向里，电场在第三象限且竖直向 下． (2)定运动：带电粒子依次通过不同场区时，由受力情况确定粒 子在不同区域的运动情况，如例题中粒子在磁场中受洛伦兹力 做匀速圆周运动，在电场中受电场力做类平抛运动．
方向竖直向上，可知 mbg＝qE＋qvbB，解得 mb＝qgE＋qvgbB.c 在纸面 内向左做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向
竖直向下，可知 mcg＋qvcB＝qE，解得 mc＝qgE－qvgcB.综上所述，可
知 mb>ma>mc，选项 B 正确．
答案：B
3．(2018·高考全国卷Ⅰ，T25) 如图，在 y ＞0 的区域存在方向沿 y 轴负方向的匀强 电场，场强大小为 E；在 y＜0 的区域存在 方向垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场．一 个氕核11H 和一个氘核21H 先后从 y 轴上 y＝h 点以相同的动能射 出，速度方向沿 x 轴正方向．已知11H 进入磁场时，速度方向与 x 轴正方向的夹角为 60°，并从坐标原点 O 处第一次射出磁场.11 H 的质量为 m，电荷量为 q.不计重力．求：
设粒子到达 O 点时速度方向与 x 轴正方向夹角为 α，有 tan α ＝vv0y 联立可得 α＝45°，即粒子到达 O 点时速度方向与 x 轴正方向成 45°角斜向上． 设粒子到达 O 点时速度大小为 v，由运动的合成有 v＝ v20＋v2y 联立可得 v＝ 2v0.
(2)设电场强度为 E，粒子电荷量为 q， 质量为 m，粒子在电场中受到的电场力 为 F，由牛顿第二定律可得 F＝ma 又 F＝qE 设磁场的磁感应强度大小为 B，粒子在磁场中做匀速圆周运动 的半径为 R，所受的洛伦兹力提供向心力， 有 qvB＝mvR2 由几何关系可知 R＝ 2L
s2′＝2R2sin θ2⑱ 联立④⑧⑯⑰⑱式得，21H 第一次离开磁场时的位置到原点 O
的距离为
s2′－s2＝2
3
3 (
2－1)h⑲
答案：(1)2
3
3 h
(2)
6mE qh
23 (3) 3 (
2－1)h
4．(2018·高考全国卷Ⅱ，T25)一足够长的条 状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在 xOy 平面内的截面如图所示：中间是磁场区 域，其边界与 y 轴垂直，宽度为 l，磁感应 强度的大小为 B，方向垂直于 xOy 平面；磁 场的上、下两侧为电场区域，宽度均为 l′，电场强度的大小均为 E， 方向均沿 x 轴正方向；M、N 为条状区域边界上的两点，它们的连线 与 y 轴平行．一带正电的粒子以某一速度从 M 点沿 y 轴正方向射入 电场，经过一段时间后恰好以从 M 点入射的速度从 N 点沿 y 轴正方 向射出．不计重力．
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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，
2020高考物理一轮复习 第九章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动课件
主干梳理 对点激活
知识点
带电粒子在复合场中的运动 Ⅱ
1．组合场与叠加场
(1)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，
电场、磁场分时间段交替出现。
(2)叠加场：电场、 □01 磁场 、重力场在同一区域共存，或其中某两场
在同Hale Waihona Puke 区域共存。2．三种场的比较
(3)较复杂的曲线运动 当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一
成。
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式 qU＝12 mv2。
粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二 定律得关系式 qvB＝mvr2。
由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷。
□01 1
r＝ B
2mU
q ，m＝
□02 qr2B2 2U
□15 匀速直线运动 。
(2)匀速圆周运动
当带电粒子所受的重力与电场力大小 □16 相等 ，方向□17 相反 时，带电粒 子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做 □18 匀速圆周 运动。
知识点
带电粒子在复合场中运动的应用实例 Ⅰ(一)电场、磁场
分区域应用实例
1．质谱仪
(1)构造：如图甲所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构
，mq ＝
□03
2U B2r2
。
2．回旋加速器 (1)构造：如图乙所示，D1、D2 是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流 电源，D 形盒处于匀强磁场中。
(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动
的过程中一次一次地经过 D 形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒
知识点
带电粒子在复合场中的运动 Ⅱ
1．组合场与叠加场
(1)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，
电场、磁场分时间段交替出现。
(2)叠加场：电场、 □01 磁场 、重力场在同一区域共存，或其中某两场
在同Hale Waihona Puke 区域共存。2．三种场的比较
(3)较复杂的曲线运动 当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一
成。
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式 qU＝12 mv2。
粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二 定律得关系式 qvB＝mvr2。
由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷。
□01 1
r＝ B
2mU
q ，m＝
□02 qr2B2 2U
□15 匀速直线运动 。
(2)匀速圆周运动
当带电粒子所受的重力与电场力大小 □16 相等 ，方向□17 相反 时，带电粒 子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做 □18 匀速圆周 运动。
知识点
带电粒子在复合场中运动的应用实例 Ⅰ(一)电场、磁场
分区域应用实例
1．质谱仪
(1)构造：如图甲所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构
，mq ＝
□03
2U B2r2
。
2．回旋加速器 (1)构造：如图乙所示，D1、D2 是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流 电源，D 形盒处于匀强磁场中。
(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动
的过程中一次一次地经过 D 形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒
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
第三课时带电粒子在复合场中的运动省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
第第1166页页
典例剖析
【例1】 如图所示,匀强磁场垂直纸面对里,有一足够长旳等
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
两侧各放一种质量相等､带等量负电荷旳小球A和B,两小球
与斜槽旳动摩擦因数相等,且μ< 止释放,下面说法正确旳是( )
ta将n两 小, 球同步由静
2
第第1177页页
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.两球沿斜槽旳最大位移关系是:sA=sB
第第2200页页
(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;或重力与电场力旳合力恒定做匀变速运动.
(2)洛伦兹力F与速度v垂直,且与重力和电场力旳合力(或其中 一种力)平衡.做匀速直线运动.
第第2211页页
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.因为一般情况下,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.
典例剖析 【例2】 如图所示,在空间存在着水平方向旳匀强磁场和竖直
方向旳匀强电场,电场强度为E,磁感应强度为B.在某点由静 止释放一种带电液滴a,它运动到最低点处,恰与一种原来处 于静止旳液滴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质量旳2倍,液滴a所带电 荷量是液滴b所带电荷量旳4倍.求两液滴旳初始位置之间 旳高度差h(设a、b之间旳静电力能够不计).
a mg FN g (qE qvB)
m
m
由上式知a随v旳增长而增长,即小球做加速度增长旳加速运动
. 当qvB=qE,即速度增大 v E 时,
典例剖析
【例1】 如图所示,匀强磁场垂直纸面对里,有一足够长旳等
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
两侧各放一种质量相等､带等量负电荷旳小球A和B,两小球
与斜槽旳动摩擦因数相等,且μ< 止释放,下面说法正确旳是( )
ta将n两 小, 球同步由静
2
第第1177页页
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.两球沿斜槽旳最大位移关系是:sA=sB
第第2200页页
(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;或重力与电场力旳合力恒定做匀变速运动.
(2)洛伦兹力F与速度v垂直,且与重力和电场力旳合力(或其中 一种力)平衡.做匀速直线运动.
第第2211页页
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.因为一般情况下,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.
典例剖析 【例2】 如图所示,在空间存在着水平方向旳匀强磁场和竖直
方向旳匀强电场,电场强度为E,磁感应强度为B.在某点由静 止释放一种带电液滴a,它运动到最低点处,恰与一种原来处 于静止旳液滴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质量旳2倍,液滴a所带电 荷量是液滴b所带电荷量旳4倍.求两液滴旳初始位置之间 旳高度差h(设a、b之间旳静电力能够不计).
a mg FN g (qE qvB)
m
m
由上式知a随v旳增长而增长,即小球做加速度增长旳加速运动
. 当qvB=qE,即速度增大 v E 时,
(人教通用版)2020高考物理第9章第3讲带电粒子在复合场中的运动课件
• (1)求匀强电场的电场强度大小E；
• (2)求粒子离开区域Ⅰ时的位置坐标；
• (3)要使粒子从区域Ⅱ的上边界离开磁场，可在区域Ⅱ内加垂直于
纸面向里的匀强磁场。试确定磁感应强度B的大小范围，并说明粒
子离开区域Ⅱ时的速度方向范围。
[解析] (1)由题意可知，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，运动轨迹如 答图所示，则
考点二 带电粒子在组合场中的运动
• 这类问题的特点是电场、磁场或重力场依次出现，包含空间上先后 出现和时间上先后出现，磁场或电场与无场区交替出现相组合的场 等。其运动形式包含匀速直线运动、匀变速直线运动、类平抛运动、 圆周运动等，涉及牛顿运动定律、功能关系等知识的应用。
• 1．在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质
在电场强度为E的匀强电场 在磁感应强度为B的匀强磁
中
场中
初速度为零
做初速度为零的匀加速直线 运动
保持静止
初速度垂直场线
做匀变速曲线运动(类平抛运 动)
做匀速圆周运动
初速度平行场线
做匀变速直线运动
做匀速直线运动
特点
受恒力作用，做匀变速运动 洛伦兹力不做功，动能不变
• 2．“电偏转”和“磁偏转”的比较
有 2L＝v0t L＝12at2 a＝qmE 联立解得 E＝m2qvL02
(2)设带电粒子在 C 点时沿 y 轴正方向的速度为 vy vy＝at 解得 vy＝v0 可知 v＝ 2v0，即带电粒子从 C 点离开时的速度方向与 x 轴正方向的夹角为 45° 带电粒子进入区域Ⅰ后做匀速圆周运动，轨迹如答图所示，由 qvB1＝mRv2 解得 R＝ 2L 由几何关系知，带电粒子离开区域Ⅰ时的位置坐标为(L,0)
一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现。
(北京专用)2020版高考物理总复习第十一章第3讲带电粒子在复合场中的运动课件
为+q的带电粒子在场中运动,不计粒子所受重力。 a.若该带电粒子在场中做水平向右的匀速直线运动,求该粒子速度v'的 大小; b.若该粒子在M点由静止释放,其运动将比较复杂。为了研究该粒子的 运动,可以应用运动的合成与分解的方法,将它为0的初速度分解为大小 相等的水平向左和水平向右的速度。求粒子沿电场方向运动的最大距 离ym和运动过程中的最大速率vm。
2-3 (2018东城一模)如图所示,MDN为在竖直面内由绝缘材料制成的 光滑半圆形轨道,半径为R,最高点为M和N,整个空间存在垂直纸面向外 的匀强磁场,磁感应强度为B,一电荷量为+q,质量为m的小球自N点无初 速度滑下(始终未脱离轨道),下列说法中正确的是 ( )
图2
(3)电视机中显像管的电子束偏转是用磁场来控制的。如图3所示,有一 半径为r的圆形区域,圆心a与屏相距l,b是屏上的一点,ab与屏垂直。从 金属板小孔穿出的电子束沿ab方向进入圆形区域,若圆形区域内不加磁 场时,电子打在屏上的b点。为了使电子打在屏上的c点,c与b相距 3 l,则 需要在圆形区域内加垂直于纸面的匀强磁场。求这个磁场的磁感应强 度B的大小。
根据匀变速直线运动规律y= 1 at2
2
根据牛顿第二定律a= Ee = Ue
m dm
电子在水平方向做匀速直线运动L=v0t
联立解得y= UL2 4U 0 d
由图可知 y = L / 2
h L/2x
解得U= 4U0dh L(L 2x)
(3)电子以速度v0在磁场中沿圆弧AB运动,圆心为D,半径为R,如图所示。
2.(多选)如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方 向竖直向下,磁场方向水平(图中垂直纸面向里),一带电油滴P恰好处于 静止状态,则下列说法正确的是 ( CD ) A.若撤去电场,P可能做匀加速直线运动 B.若撤去磁场,P可能做匀加速直线运动 C.若给P一初速度,P可能做匀速直线运动 D.若给P一初速度,P可能做顺时针方向的匀速圆周运动
第九章-第3讲 带电粒子在复合场中的运动
(1)对于微观粒子，如电子、质子、α粒子、离子等，因为其
重力一般情况下与静电力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于
一些实际物体，如带电液滴、油滴、尘埃、小球等一般应当考
虑其重力． (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理． (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分 析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力．
(2)粒子在电场中做类平抛运动，
M ′N ＝vt，A ′N＝1at2，a＝qE，由几何关系得
2
m
A′N＝A′N′＋N′N，A′N′＝coLs2θ，
N′N＝M′Ntanθ，联立得 E＝2qLt2(coms2θ＋qBttanθ)，
把θ＝30°代入得 E＝32qLt2(4m＋ 3qBt)。
答案
(1)5π＋2 3m 6qB
高三物理第一轮总复习
第九章 磁 场
第3讲 带电粒子在复合场中的运动
微考点 1 带电粒子在组合场中的运动 1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在 同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现． 2．运动特点：分阶段运动，带电粒子可能依次通过几个情况不 同的组合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几 种不同的运动阶段组成．
C．该磁场的磁感应强度大小为qvmcogsθ
D．该电场的场强为 Bvcosθ
小结：带电微粒在电场力、洛伦兹力和重力的 共同作用下，恰好沿直线运动，则一定是匀速 直线运动。
典例微探
【例 2】 如图所示，在水平地面上方有一范围足够大的互相 正交的匀强电场和匀强磁场区域。磁场的磁感应强度为 B，方 向水平并垂直于纸面向里。一质量为 m、带电荷量为 q 的带正 电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度
重力一般情况下与静电力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于
一些实际物体，如带电液滴、油滴、尘埃、小球等一般应当考
虑其重力． (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理． (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分 析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力．
(2)粒子在电场中做类平抛运动，
M ′N ＝vt，A ′N＝1at2，a＝qE，由几何关系得
2
m
A′N＝A′N′＋N′N，A′N′＝coLs2θ，
N′N＝M′Ntanθ，联立得 E＝2qLt2(coms2θ＋qBttanθ)，
把θ＝30°代入得 E＝32qLt2(4m＋ 3qBt)。
答案
(1)5π＋2 3m 6qB
高三物理第一轮总复习
第九章 磁 场
第3讲 带电粒子在复合场中的运动
微考点 1 带电粒子在组合场中的运动 1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在 同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现． 2．运动特点：分阶段运动，带电粒子可能依次通过几个情况不 同的组合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几 种不同的运动阶段组成．
C．该磁场的磁感应强度大小为qvmcogsθ
D．该电场的场强为 Bvcosθ
小结：带电微粒在电场力、洛伦兹力和重力的 共同作用下，恰好沿直线运动，则一定是匀速 直线运动。
典例微探
【例 2】 如图所示，在水平地面上方有一范围足够大的互相 正交的匀强电场和匀强磁场区域。磁场的磁感应强度为 B，方 向水平并垂直于纸面向里。一质量为 m、带电荷量为 q 的带正 电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度
高考物理总复习 第八章 第三讲 带电粒子在复合场中的运动课件 新人教版选修31
3.电磁流量计 工作原理：如右图所示，圆形导管直径为 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 伦兹力的作用下横向偏转，a、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷 所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b 间的电势差就保持稳定，即：qvB ＝qE＝qUd ，所以 v＝BUd，因此液体流量 Q＝Sv＝π4d2·BUd＝π4dBU.
力为 Ff2＝μFN2.此时应有 a＝0，即 mgsinα＝Ff2
在垂直杆方向上：FN2＋mgcosα＝qvmB
解得：
vm＝mg
sinα＋μcosα
μqB
.
[答案] (1)gsinα mgcosα/(qB)
mgsinα＋μcosα
(2)
μqB
题型一
(对应学生用书P158) 带电粒子在复合场中的直线运动
(对应学生用书P156) 一、复合场 1．定义：复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两场并 存．
2.三种场的比较
力的特点
功和能的特点
重力场 静电场 磁场
大小：G＝mg 方向：竖直向下
大小：F＝qE 方向：a.正电荷受力方向与场
强方向相同 b．负电荷受力方向与场强方
向相反
洛伦兹力F＝qvB 方向符合左手定则
[解析] 由于油滴做直线运动，故受力如右图. 若带正电，C项才 是合理的，并且速度恒定，若有变化，F洛即为变力，油滴将做曲线运动. 故选A、C.
[答案] AC
题型二 带电体在复合场中的圆周运动
(1)如果存在磁场和重力场，那么一定不考虑重力，洛伦兹力提供 向心力．
(2)如果带电粒子进入匀强电场、匀强磁场和重力场共同存在的复 合场中，重力和电场力等大反向，两个力的合力为零，粒子运动方向和 磁场方向垂直时，带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，应用 牛顿第二定律结合圆周运动知识进行求解．
高三物理带电粒子在复合场中的运动省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件
【答案】g-μqE/m mg/(μqB)-E/B
【解析】这类问题必须用牛顿第二定律求解。小球受力
情况如图8-3-9所表示，由牛顿第二定律得
竖直方向mg-F=ma 水平方向FN=qE+qvB 且f=μFN 解得a=[mg-μ(qE+qvB)]/m
图8-3-8
显然当v=0时，加速度最大，
am=[mg-μqE]/m=g-μqE/m 当a=0时，速度最大，
④
联立②③④式，得
θ=30°
⑤
图8-3-6
因为M、O、Q点在圆周上，∠MOQ=90°，所以MQ为直径。从图8-3-6中几何关系可知，
R= l
⑥
MO=6l
⑦
(2)设粒子在磁场中运动速度为v，从Q点到M点运动时间为t2，则有
v=v0/cosθ
⑧
t2=πR/v
⑨
带电粒子自P点出发到M点所用时间t为
t=t1+t2
关键点一 带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转比较
分类 项目
匀强电场中偏转
匀强磁场中偏转
偏转 产生条件 带电粒子以速度v0垂直射入匀强电场 带电粒子以速度v0垂直射入匀强磁场
受力特征 F=qE(恒力) 运动性质 匀变速曲线运动
F=qv0B(变力) 匀速圆周运动
轨迹 抛物线ຫໍສະໝຸດ 圆或圆弧处理方法 运动合成与分解
图8-3-10
大；沿z轴正方向电势降低
C.质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势
升高
D.质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势
降低
第7页
； / 高仿包包
正在和壹位大人在谈公事，稍晚壹些才能过去。”因为得咯秦顺儿の回话，众人知道王爷还在办公事，这是天大の理由，于是只好无可奈何地 继续等候。当王爷壹身整齐地出现在宴席上后，壹屋子の人都投射出不满、愤恨の目光。自知理亏の他，随手抄起壹各奴才盘子中摆放の酒杯， 从世子爷到各位文官武将再到各位皇子弟兄，壹壹举杯赔罪罚酒：“抱歉，本王来晚壹步，令各位久等，理应受罚。”说完不待众人表态，他 直接壹饮而尽。对于王爷の迟到，作为东道主の世子爷自是最为不满。可是壹来王爷这各人他得罪不起，二来已经主动赔罪罚酒，堵住咯他の 嘴，于是世子爷只好强忍着心中の不快，口是心非、强颜欢笑地答道：“王爷何出此言，公务要紧，这也是身不由已，您能抽出时间大驾光临， 真是荣幸之至，哪里还能罚您酒呢？”世子爷原来是想卖王爷壹各人情，不过八小格好不轻易逮住咯这各千载难逢の“酒后吐真言”好机会， 平时想寻找他四哥の破绽の都是难上加难，现在有这么好の天赐良机，怎么能够轻易放过？所以世子爷の话音刚壹落下，他就率先起身：“四 哥，八弟这杯酒可不是罚酒，而是借世子爷の这块宝地，真心真意地敬您壹杯！”八小格率先打响咯进攻の第壹枪，拉开咯围攻の序幕，众人 原本就心存不满，此时有八小格の带头，更是放心大胆、壹轰而上，纷纷起身，向王爷频频敬酒。秦顺儿眼看着自家爷身陷泥潭，左壹杯右壹 杯地赔酒谢罪，简直就像是在剜他の心壹般难受：爷这壹身の伤，最怕の就是活血，再这么壹杯壹杯不停地喝下去，还不要咯爷の命咯？心急 如焚の秦顺儿恨不能要给各位爷跪下咯：求求各位爷，高抬贵手，留我家爷壹条活命吧。第壹卷 第308章 窗子第二天，就传来咯圣驾定于九 月二十，也就八天之后返京の消息。消息刚壹传来，众人马上进入咯担心而忙碌の返程收拾准备工作中。水清和吟雪自然要帮助德妃娘娘，而 她们自己の收拾工作则大部分都由玉盈承接咯下来。圣驾回京前有壹系列の善后事项以及告别宴会，所以王爷几乎天天都有不一样の应酬，甚 至有时会发生冲突，有时候不得已需要壹天赶两各场，所以直到启程那天，他都没有机会再见到玉盈，即使他们住在同壹各营区，即使他们只 是前后帐子之隔。坐在回京の马车上，玉盈壹日壹日愈发地缄默起来。水清则终于不用整日地去德妃那里忙前忙后，除咯晚膳时分例行公事地 前往伺候以外。所以出发之后の前几天，不论是白天还是黑夜，马车中の水清几乎全部用来咯睡觉，简直就是睡咯壹各天昏地暗！ 好不轻易 过咯五、六天，水清の睡眠总算是补回来壹些，身体也舒适咯许多。有咯精神、有咯时间，她就开始闲不住，就开始想要跟姐姐玩玩闹闹。可 是令她诧异の是，玉盈姐姐总是躲着她，不但总是低着头做针线，连看也不看她壹眼，就是闲聊，姐姐也极少接话，弄得她就像是在唱独脚 戏！“姐姐，您这是怎么咯？生病咯吗？”“没有，没有，这不是好好の。”“那是凝儿惹您生气咯？”“没有，你别瞎想咯。”“那姐姐怎 么不理凝儿咯呢？”“怎么会呢！这世上姐姐谁都不理，也要理凝儿の！”“那咱们对对联吧！”“又来看姐姐の笑话咯！明知道姐姐对不上 来，偏是哪壶不开提哪壶！”“那咱们唱歌吧。”“你呀，想唱就唱呗，谁拦着你咯？”“凝儿要跟姐姐壹起唱呀！”“姐姐不会唱。”“谁 说の，以前姐姐不是跟凝儿壹起唱过好多好多好听の歌儿嘛！对咯，龙船调，姐姐唱得最好听咯！”“那是以前，现在姐姐全忘记咯。”玉盈 哪里还敢看凝儿の眼睛？她怕凝儿那双天真无邪の眼睛直接就看清她の罪恶！她对不起凝儿！那各吻，是他与她之间唯壹の壹各吻，却是她永 生都不会忘却の壹各吻。为咯这各吻，她能够为他贡献出她の壹切，即使是生命也在所不惜！她の心，只为他壹人而生，她の身，也只为他壹 人而死。她明白无误地告诉他，她の心，留在他这里，不过，她不会嫁给她，因为她谁也不会嫁，包含他。即使她说得如此绝决，其实在她の 心中，她还是为他留咯壹扇窗，不过她并没有告诉他，还有壹扇窗在为他而等候。这扇窗就是，凝儿只要有壹天是他の侧福晋，她就决不会嫁 给他。不过，假如……这各假如，她永远也不会告诉任何人，只当是上天の安排吧，不论上天怎么安排，她都心甘情愿地接收，她认命！而他 哪里知道还有这么壹扇窗の存在？他只知道，她将他们全部の路，全都堵得死死の。第壹卷 第309章 伤透返程の路上，王爷有の时候需要陪 同圣驾左右，有の时候需要负责照看整各队伍，有の时候需要应酬，但也有の时候，他没有任何事情可做，既不需要轮值也不需要应酬。每当 他无事可做の时候，他都会弃马坐车，因为他谁也不想见，谁也不想应付，他只想躲在马车这各避世の平静世界里，静静地想壹想，想壹想他 们の未来。“玉盈谁也不嫁”这简简单单の六各字，就这么无情地将他从甜蜜初吻の天堂打进咯万劫不得の地狱！壹年前，他派出の太监早就 探得咯她向年夫人发下の“谁也不嫁”の誓言。当初听到这各消息の时候，他欣喜异常，万分激动，他终于知道咯她心中所想，她心中所思， 她心中有他，为咯他，她谁也不嫁。可是，当他亲耳听到她决绝地说出“玉盈不会嫁给您”の时候，他震惊咯，莫非他理会错咯她の意思？再 当他听到她坚定地说着“玉盈谁也不嫁”の时候，他终于明
2020版高考物理人教版复习课件：专题带电粒子在复合场中的运动(共58张PPT)
1 2 2 1 1
2
⑩
核心素养 命题点一 命题点二 命题点三
-18-
sin
������ 2 ������ 2 θ2= ������2 ' 2 2
联立以上各式得 s2=s1,θ2=θ1,v2'= v1' 设 1 H 在磁场中做圆周运动的半径为 R2,由⑦ 式及粒子在匀强 磁场中做圆周运动的半径公式得
B错误;小球从开始到最低点过程中克服电场力做功,电势能增加,选项C正
确;整个运动过程中机械能不守恒,选项D正确;故选CD。 CD
解析 答案
关闭
核心素养 知识梳理 考点自诊
-7-
3.(2018· 福建龙岩期末)如图所示,两平行金属板中间有相互垂直 的匀强磁场和匀强电场,不计重力的带电粒子沿垂直于电场和磁场 方向射入。有可能做直线运动的是( )
U d d
q=qvB,所以 v= ,所以
������ dU 4B dB
U
Q=vS=
核心素养 知识梳理 考点自诊
-4-
装置 叠 霍尔 加 元件 场
原 理 图
规
律
当磁场方向与电流方向垂直 时,导体在与磁场、电流方向 都垂直的方向上出现电势差
核心素养 知识梳理 考点自诊
-5-
1.判断下列说法的正误。 (1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态。( ) (2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动。( ) (3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动。( ) (4)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有 关。( ) (5)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径不同 。( ) (6)粒子在回旋加速器中做圆周运动的半径、周期都随粒子速度 的增大而增大。( )
2
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核心素养 命题点一 命题点二 命题点三
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sin
������ 2 ������ 2 θ2= ������2 ' 2 2
联立以上各式得 s2=s1,θ2=θ1,v2'= v1' 设 1 H 在磁场中做圆周运动的半径为 R2,由⑦ 式及粒子在匀强 磁场中做圆周运动的半径公式得
B错误;小球从开始到最低点过程中克服电场力做功,电势能增加,选项C正
确;整个运动过程中机械能不守恒,选项D正确;故选CD。 CD
解析 答案
关闭
核心素养 知识梳理 考点自诊
-7-
3.(2018· 福建龙岩期末)如图所示,两平行金属板中间有相互垂直 的匀强磁场和匀强电场,不计重力的带电粒子沿垂直于电场和磁场 方向射入。有可能做直线运动的是( )
U d d
q=qvB,所以 v= ,所以
������ dU 4B dB
U
Q=vS=
核心素养 知识梳理 考点自诊
-4-
装置 叠 霍尔 加 元件 场
原 理 图
规
律
当磁场方向与电流方向垂直 时,导体在与磁场、电流方向 都垂直的方向上出现电势差
核心素养 知识梳理 考点自诊
-5-
1.判断下列说法的正误。 (1)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态。( ) (2)带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动。( ) (3)带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动。( ) (4)电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有 关。( ) (5)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径不同 。( ) (6)粒子在回旋加速器中做圆周运动的半径、周期都随粒子速度 的增大而增大。( )