高三年级物理一轮复习,第八章第四节,《带电粒子,在叠加场中的运动》,课件
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高考物理新课标一轮复习课件带电粒子在叠加场中的运动专

机械能守恒定律
只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。 在叠加场中,若带电粒子仅受电场力和重力作用,且电场力和重力做功之和为零,则系统 机械能守恒。
能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一 个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。在叠加场中,带电粒子的能量转化遵循 能量守恒定律。
粒子加速器是一种利用电磁场将带电粒子加速到极高速度 的设备,广泛应用于核物理、粒子物理等领域的研究。
等离子体物理研究
等离子体是一种由大量带电粒子和中性粒子组成的宏观体 系,在宇宙空间、太阳等天体中广泛存在,也是核聚变等 新能源研究的重要领域。
带电粒子束技术应用
带电粒子束技术是一种利用带电粒子束进行材料加工、医 疗诊断和治疗等应用的技术,具有高精度、高效率等优点 。
其他力
根据具体情况,还可能存在其他力对 带电粒子产生影响,如摩擦力、弹力 等。
带电粒子在叠加场中运动规
02
律
匀速直线运动条件与实例
条件
当带电粒子在叠加场中受到的合外力为零时,它 将做匀速直线运动。这通常发生在电场力和洛伦 兹力等大反向的情况下。
实例
一个带电粒子以一定速度垂直进入匀强磁场和匀 强电场的叠加区域,若电场力和洛伦兹力平衡, 则粒子将沿直线匀速通过该区域。
05
高考真题回顾与模拟题训练
历年高考真题回顾与解析
真题来源
收集近五年全国卷及各省市高考物理试卷中出现的与 带电粒子在叠加场中运动相关的真题。
考点分析
针对真题进行考点梳理,总结常考知识点、题型和解 题方法。
解题技巧
结合具体题目,讲解审题、分析、计算等解题技巧, 提高学生解题速度和准确性。
只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。 在叠加场中,若带电粒子仅受电场力和重力作用,且电场力和重力做功之和为零,则系统 机械能守恒。
能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一 个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。在叠加场中,带电粒子的能量转化遵循 能量守恒定律。
粒子加速器是一种利用电磁场将带电粒子加速到极高速度 的设备,广泛应用于核物理、粒子物理等领域的研究。
等离子体物理研究
等离子体是一种由大量带电粒子和中性粒子组成的宏观体 系,在宇宙空间、太阳等天体中广泛存在,也是核聚变等 新能源研究的重要领域。
带电粒子束技术应用
带电粒子束技术是一种利用带电粒子束进行材料加工、医 疗诊断和治疗等应用的技术,具有高精度、高效率等优点 。
其他力
根据具体情况,还可能存在其他力对 带电粒子产生影响,如摩擦力、弹力 等。
带电粒子在叠加场中运动规
02
律
匀速直线运动条件与实例
条件
当带电粒子在叠加场中受到的合外力为零时,它 将做匀速直线运动。这通常发生在电场力和洛伦 兹力等大反向的情况下。
实例
一个带电粒子以一定速度垂直进入匀强磁场和匀 强电场的叠加区域,若电场力和洛伦兹力平衡, 则粒子将沿直线匀速通过该区域。
05
高考真题回顾与模拟题训练
历年高考真题回顾与解析
真题来源
收集近五年全国卷及各省市高考物理试卷中出现的与 带电粒子在叠加场中运动相关的真题。
考点分析
针对真题进行考点梳理,总结常考知识点、题型和解 题方法。
解题技巧
结合具体题目,讲解审题、分析、计算等解题技巧, 提高学生解题速度和准确性。
高考物理一轮总复习 第八章 磁场 第4讲 带电粒子在叠加场中的运动课件(选修3-1)

沿 CD 向右做匀速直线运动,到达 D 点后撤去推力.当 P1 到达倾斜轨道底端 G 点时,不带电的小物体 P2 在 GH 顶端 静止释放,经过时间 t=0.1 s 与 P1 相遇.P1 和 P2 与轨道 CD、 GH 间的动摩擦因数均为 μ=0.5,取 g=10 m/s2,sin37°=0.6, cos37°=0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力.求:
(1)小物体 P1 在水平轨道 CD 上运动速度 v 的大小; (2)倾斜轨道 GH 的长度 s.
[帮你审题]
[解析] 霍尔元件能够把磁学量转换为电学量,A 正确.根 据 qvB=qUdH得,UH=vBd,电流的微观表达式为 I=neSv, n 是单位体积内的电子数,e 是单个电子所带的电荷量,S 是 导体的横截面积,v 是电子运动的速度,整理得 v=neIS,
联立解得 UH=InBeSd,可知用霍尔元件可以测量地磁场的 磁感应强度,保持电流不变,霍尔电压 UH 与 B 成正比,B 正确,C 错误.根据左手定则知,电子向 N 点偏转,所以 N 点这一侧得到电子,电势降低,所以 M 点的电势高于 N 点的 电势,D 错误.
(3)电场力、磁场力、重力并存 ①若三力平衡,一定做匀速直线运动. ②若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动. ③若合力不为零且与速度方向不垂直,将做复杂的曲线 运动,因洛伦兹力不做功,可用能量守恒或动能定理求解问 题.
2.带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的 情况下,常见的运动形式有直线运动和圆周运动,此时解题 要通过受力分析明确变力、恒力做功情况,并注意洛伦兹力 不做功的特点,运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动 定律求出结果.
[答案] AB
2021届高考物理一轮复习考点强化:带电粒子在叠加场中的运动课件

答案 D
转回原题
多维训练
1.(2017·全国卷Ⅰ,16)如图,空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
A.前表面的电势比后表面的低
B.前、后表面间的电压 U 与 v 无关 C.前、后表面间的电压 U 与 c 成正比
D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eaU
转到解析
课堂互动
解析 由左手定则判断,后表面带负电,电势低,A 错误;电子受力平衡后,U 稳 定不变,由 eUa=evB 得 U=Bav,与 v 成正比,与 c 无关,B、C 错误;洛伦兹力 F=evB =eaU,D 正确。
粒子的轨迹将发生改变,故选项A错误;由vB=E知粒子的电荷量改变时,洛伦兹力
与电场力大小同时改变,两个力仍然平衡,故粒子的轨迹不发生改变,故选项B正确;
改变电场强度,电场力将改变,洛伦兹力与电场力不再平衡,粒子的轨迹将发生改变,
故选项C错误;改变磁感应强度,洛伦兹力将改变,洛伦兹力与电场力不再平衡,粒
是( )
A.ma>mb>mc C.mc>ma>mb
B.mb>ma>mc D.mc>mb>ma
解析 由题意知,三个带电微粒受力情况:mag=qE,mbg=qE+qvB,mcg +qvB=qE,所以mb>ma>mc,故选项B正确,A、C、D错误。
答案 B
多维训练
2.如图所示,在正交的匀强电磁场中有质量、电荷量都相同的两油滴,A静止,B做 半径为R的匀速圆周运动。若B与A相碰并结合在一起,则它们将 ( )
转回原题
多维训练
1.(2017·全国卷Ⅰ,16)如图,空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
A.前表面的电势比后表面的低
B.前、后表面间的电压 U 与 v 无关 C.前、后表面间的电压 U 与 c 成正比
D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eaU
转到解析
课堂互动
解析 由左手定则判断,后表面带负电,电势低,A 错误;电子受力平衡后,U 稳 定不变,由 eUa=evB 得 U=Bav,与 v 成正比,与 c 无关,B、C 错误;洛伦兹力 F=evB =eaU,D 正确。
粒子的轨迹将发生改变,故选项A错误;由vB=E知粒子的电荷量改变时,洛伦兹力
与电场力大小同时改变,两个力仍然平衡,故粒子的轨迹不发生改变,故选项B正确;
改变电场强度,电场力将改变,洛伦兹力与电场力不再平衡,粒子的轨迹将发生改变,
故选项C错误;改变磁感应强度,洛伦兹力将改变,洛伦兹力与电场力不再平衡,粒
是( )
A.ma>mb>mc C.mc>ma>mb
B.mb>ma>mc D.mc>mb>ma
解析 由题意知,三个带电微粒受力情况:mag=qE,mbg=qE+qvB,mcg +qvB=qE,所以mb>ma>mc,故选项B正确,A、C、D错误。
答案 B
多维训练
2.如图所示,在正交的匀强电磁场中有质量、电荷量都相同的两油滴,A静止,B做 半径为R的匀速圆周运动。若B与A相碰并结合在一起,则它们将 ( )
2018版高考物理一轮复习第八章磁场第4节带电粒子在叠加场中的运动课件

解法二:撤去磁场后,由于电场力垂直于竖直方向,它 对竖直方向的分运动没有影响, 以 P 点为坐标原点, 竖直向 上为正方向,小球在竖直方向上做匀减速运动,其初速度为 vy=vsin θ⑤ 若使小球再次穿过 P 点所在的电场线, 仅需小球的竖直 1 2 方向上分位移为零,则有 vyt-2gt =0⑥ 联立⑤⑥式,代入数据解得 t=2 3 s≈3.5 s。⑦ [ 答案 ] (2)3.5 s (1)20 m/s ,方向与电场方向成 60° 角斜向上
qE tan θ=mg③ 代入数据解得 tan θ= 3 θ=60° 。④ (2)解法一:撤去磁场,小球在重力与电场力的合力作用下做 类平抛运动,设其加速度为 a,有 q2E2+m2g2 a= ⑤ m 设撤掉磁场后小球在初速度方向上的分位移为 x,有
x=vt⑥ 设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为 y,有 1 2 y=2at ⑦ a 与 mg 的夹角和 v 与 E 的夹角相同,均为 θ,又 y tan θ=x⑧ 联立④⑤⑥⑦⑧式,代入数据解得 t=2 3 s≈3.5 s。⑨
(三)电场、磁场与重力场共存 [典例 3] (2016· 天津高考)如图所示,
空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强 度大小 E=5 3 N/C,同时存在着水平方向 的匀强磁场, 其方向与电场方向垂直, 磁感应强度大小 B=0.5 T。 有一带正电的小球,质量 m=1×10-6 kg,电荷量 q=2×10-6 C, 正以速度 v 在图示的竖直面内做匀速直线运动,当经过 P 点时撤 掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象), 取 g=10 m/s2。 求: (1)小球做匀速直线运动的速度 v 的大小和方向; (2)从撤掉磁场到小球再次穿过 P 点所在的这条电场线经历的 时间 t。
2.(多选)(2014· 江苏高考)如图所示,导电物质为电子的霍尔元件 位于两串联线圈之间, 线圈中电流为 I, 线圈间产生匀强磁场, 磁感应强度大小 B 与 I 成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧 面,此时通过霍尔元件的电流为 IH,与其前后表面相连的电 I HB 压表测出的霍尔电压 UH 满足:UH=k d ,式中 k 为霍尔系 数,d 为霍尔元件两侧面间的距离。电阻 R 远大于 RL,霍尔 元件的电阻可以忽略,则 ( )
最新-2018高三物理一轮复习 第八章磁场第4讲带电粒子在复合场中的运动课件 精品

如下图,空间内存在水平向右的匀强电场,在虚线 MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场, 一质量为m、带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运 动,刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点,与水平面 碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零,而水平分速 度不变,小颗粒运动至D处刚好离开水平面,然后沿图示 曲线DP轨迹运动,AC与水平面夹角α=30°,重力加速度 为g,求:
E=Ul0① qE=ma② 12l=12at20③ 联立①②③式,解得两板间偏转电压为
1 (2)2t0
时刻进入两板间的带电粒子,前12t0
时间在电场中
偏转,后12t0 时间两板间没有电场,带电粒子做匀速直线运
动.
带电粒子沿 x 轴方向的分速度大小为
v0=tl0⑤ 带电粒子离开电场时沿 y 轴负方向的分速度大小为
()
(4)若增大匀强磁场的磁感应强度,其他条件不变,电
子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向,从两极正中央射
入,电子将
()
【解析】 不难看出本题的四个小题都是根据发散思 维方法设计的.为解本题,必须从分析带电粒子在互相正 交的匀强电场和匀强磁场中的受力情况入手.
设带电粒子的质量为m,带电荷量为q,匀强电场强度 为E、匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v垂直射 入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中时,若粒子带正电, 则所受电场力方向向下,大小为qE;所受磁场力方向向上, 大小为Bqv.沿直线匀速通过时,显然有Bqv=qE,v= , 即匀速直线通过时,带电粒子的速度与其质量、电荷量无 关.如果粒子带负电,电场方向向上,磁场力方向向下, 上述结论仍然成立.所以(1)(2)两小题应选择A.
第4讲 专题 带电粒子在复合场中的运动
一、复合场 复合场是指电场、磁场和重力场并存,或其中某两场 并存,或分区域存在. 二、带电粒子在复合场中的运动分类 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.
全国通用高三物理一轮复习第八章磁场第4节带电粒子在叠加场中的运动课件

sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
解析
(三)带电圆环与绝缘直杆的组合 3.如图 8-4-9 所示,一个质量 m=0.1 g,电荷量 q=4×10-4C
带正电的小环,套在很长的绝缘直棒上,可以沿棒上下滑 动。将棒置于正交的匀强电场和匀强磁场内,E=10 N/C, B=0.5 T。小环与棒之间的动摩擦因数 μ=0.2。求小环从 静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度。取 g=10 m/s2,小环电荷量不变。
(1)求小滑块运动到 C 点时的速度大小 vC; (2)求小滑块从 A 点运动到 C 点过程中克服摩擦力做 的功 Wf; (3)若 D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用 下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到 D 点时 撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的 P 点。 已知小滑块在 D 点时的速度大小为 vD,从 D 点运动到 P 点的时间为 t,求小滑块运动到 P 点时速度的大小 vP。
D.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小
解析
(二)带电物块与绝缘斜面的组合
2.如图 8-4-8 所示,带电荷量为+q、质量
为 m 的物块从倾角为 θ=37°的光滑绝
缘斜面顶端由静止开始下滑,磁感应强
图 8-4-8
度为 B 的匀强磁场垂直纸面向外,求物块在斜面上滑行的
最大速度和在斜面上运动的最大位移。(斜面足够长,取
A.霍尔元件前表面的电势低于后表面
B.若电源的正负极对调,电压表将反偏
C.IH 与 I 成正比
D.电压表的示数与 RL 消耗的电功率成正比
图 8-4-4
[思路点拨] (1)若把电源的正负极对调,电流 IH 和线圈的磁场方向如何 变化? 提示:电流 IH 和磁场方向均反向。 (2)试分析电路的连接方式,并确定电流 I、IH 与 IL 的关系。 提示:I=IH+IL (3)电压表测量的是什么电压?示数与 IH 有什么关系? 提示:电压表测量的是霍尔电压,与 IH 成正比。
带电粒子在叠加场中的运动课件
水平分力 fx 水平向右,竖直分力 fy 竖直向上.如图所示,竖直方向 的加速度仍向下,但小于重力加速度 g,从而使运动时间比撤去磁 场后要长,即 t1>t2,小球不平方向也将加速运动,从而使水平距离 比撤去磁场后要大,即 x1>x2.若小球带负电,同理,洛伦兹力方向 与图中洛伦兹力相反,则可知,竖直方向的加速度仍向下,但大于 重力加速度 g,从而使运动时间比撤去磁场后要短,即 t1<t2,小球 水平方向也将减速运动,从而使水平距离比撤去磁场后要小,即 x1<x2.在有磁场力、重力和洛伦兹力共同作用时,其洛伦兹力的方
[解题指导] (1)本题属于带电粒子在组合场中运动问题,注意 不计重力.
(2)对第(1)问,在电场力和洛伦兹力作用下做直线运动,一定是 匀速直线运动.
(3)撤去电场,粒子只受洛伦兹力做匀速圆周运动,定性画图, 此外存在多解问题,需分情况讨论.
量计
霍尔 元件
原理图
规律 UDq=qvB,所以 v=DUB,所 以 Q=vS=π4DBU 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
题型 1 速度选择器 [典例 4] (多选)某带电粒子从图中速度选择器左端中点 O 以速
度 v0 向右水平射出,从右端中点 a 下方的 b 点以速度 v1 射出;若
A.E′k=Ek C.E′k<Ek
B.E′k>Ek D.条件不足,难以确定
[解析] 设质子的质量为 m,则氘核的质量为 2m.在加速电场 中,由动能定理可得 eU=12mv2,在复合场内,由 Bqv=qE 得 v=EB; 同理对于氘核由动能定理可得离开加速电场的速度比质子的速度 小,所以当它进入复合场时所受的洛伦兹力小于电场力,将往电场 力方向偏转,电场力做正功,故动能增大,B 正确.
2025届高三物理一轮复习专题突破十六带电粒子在叠加场中的运动(40张PPT)
授课老师:
时间:2024年9月1日
答案 BD
【典例7】 在某实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图所示模型:废液内含有大量正、负离子,从直径为d的圆柱形容器右侧流入,左侧流出。流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,下列说法正确的是( )A.M点的电势高于N点的电势B.负离子所受洛伦兹力方向竖直向下C.MN两点间的电势差与废液的流量值成正比D.MN两点间的电势差与废液流速成反比
第十章
磁 场
专题突破十六 带电粒子在叠加场中的运动
1.了解叠加场的特点,掌握带电粒子在叠加场中的运动规律。2.会分析带电粒子在交变电磁场中的运动问题。3.理解速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的原理,掌握它们的应用。
1.叠加场。电场、磁场、重力场共存,或其中某两场共存。
题型1 带电粒子在叠加场中的运动
答案 BD
带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动和圆周运动,此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果。
带电粒子在交变复合场中的运动问题的基本思路。
题型2 带电粒子在交变电磁场中的运动
(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小。(2)求电场变化的周期T。(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。
考向1 速度选择器1.平行板间电场强度E和磁感应强度B互相垂直(如图)。
题型3 电场与磁场叠加的应用实例分析
答案 B
考向2 磁流体发电机1.原理:如图所示,等离子体喷入磁场,正、负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在B、A板上,产生电势差,它可以把离子的动能通过磁场转化为电能。
时间:2024年9月1日
答案 BD
【典例7】 在某实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图所示模型:废液内含有大量正、负离子,从直径为d的圆柱形容器右侧流入,左侧流出。流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,下列说法正确的是( )A.M点的电势高于N点的电势B.负离子所受洛伦兹力方向竖直向下C.MN两点间的电势差与废液的流量值成正比D.MN两点间的电势差与废液流速成反比
第十章
磁 场
专题突破十六 带电粒子在叠加场中的运动
1.了解叠加场的特点,掌握带电粒子在叠加场中的运动规律。2.会分析带电粒子在交变电磁场中的运动问题。3.理解速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的原理,掌握它们的应用。
1.叠加场。电场、磁场、重力场共存,或其中某两场共存。
题型1 带电粒子在叠加场中的运动
答案 BD
带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,常见的运动形式有直线运动和圆周运动,此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果。
带电粒子在交变复合场中的运动问题的基本思路。
题型2 带电粒子在交变电磁场中的运动
(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小。(2)求电场变化的周期T。(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。
考向1 速度选择器1.平行板间电场强度E和磁感应强度B互相垂直(如图)。
题型3 电场与磁场叠加的应用实例分析
答案 B
考向2 磁流体发电机1.原理:如图所示,等离子体喷入磁场,正、负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在B、A板上,产生电势差,它可以把离子的动能通过磁场转化为电能。
高考物理第一轮复习 第八章 磁场 第4节 带电粒子在叠加场中的运动课件
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2.三种场的比较
名称
力的特点
功和能的特点
重力场 大小:G=mg 方向:竖直向下
重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重 力势能
大小:F=qE
电场力做功与路径无关
方向:正电荷受力方向与
静电场 场强方向相同;负电荷受 W=qU
电场力做功改变电势能
力方向与场强方向相反
磁场 洛伦兹力F=qvB 方向可用左手定则判断
[答案] AD
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(二)电场与磁场共存 [典例 2] (2013·福建高考)如图 8-4-6 甲所示,空间存在一 范围足够大的垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场,磁感应强度 大小为 B。让质量为 m,电量为 q(q>0)的粒子从坐标原点 O 沿 xOy 平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中。不 计重力和粒子间的影响。
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(1)求开关闭合前,M、N 两板间的电势差大小 U0; (2)求开关闭合前后,管道两端压强差的变化 Δp; (3)调整矩形管道的宽和高,但保持其他量和矩形管道的横截 面积 S=dh 不变,求电阻 R 可获得的最大功率 Pm 及相应的宽 高比 d/h 的值。
图 8-4-3
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8
解析:(1)设带电离子所带的电荷量为 q,当其所受的洛伦兹力
阻力,现给圆环向右的初速度 v0,在以后的运动过程中,圆环
运动的速度图像可能是图 8-4-5 中的
()
图 到向上的洛伦兹力,当重力 与洛伦兹力相等时,圆环将做匀速直线运动,A 正确。当洛 伦兹力大于重力时,圆环受到摩擦力的作用,并且随着速度 的减小而减小,圆环将做加速度减小的减速运动,最后做匀 速直线运动,D 正确。如果重力大于洛伦兹力,圆环也受摩 擦力作用, 且摩擦力越来越大,圆环将做加速度增大的减速 运动,故 B、C 错误。
2025高考物理专题复习--带电粒子在叠加场中的运动(共63张ppt)
导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,故选B。
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3.在实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图所示的模型:废液 内含有大量正、负离子,从直径为d的圆柱形容器右侧流入,左侧流出。流量值Q等 于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀 强磁场,并测出M、N两点间的电压U,则下列说法正确的是( B )
1
带电粒子在叠加场中的运动
2
努力成为更好的自己
学如逆水行舟,不进则退。在这无比关键的时 刻,千万不能说想放松就疯狂放松、想放弃就真 放弃,今天放松一点,明天放弃一点,到高考真
的就完了!我知道这很难,我也知道你现在很 累,但我还是希望你能够再坚持一下,争取做到 自己能力范围内的最好,待到高考结束,你的高 考成绩定然会如同你的这段经历一样熠熠生辉!
曲线运动 为零,也不与洛伦兹力等大反向 定律
2025高考,你一定会赢的!
3
探究点1 带电粒子在叠加场中运动的实例分析
(自主闯关)
1.(2024·河北邯郸高三联考)速度选择器装置如图所示,α粒子(
4 2
He)以速度
v0自O点沿中轴线OO′射入,恰沿OO′做匀速直线运动。所有粒子均不考虑重力的 影响,下列说法正确的是( )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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A.α粒子(42He)以速度v0自O′点沿中轴线从右边射入也能做匀速直线运动 B.电子(-01e)以速度v0自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线OO′做匀速直线运动 C.氘核(21H)以速度12v0自O点沿中轴线OO′射入,动能将减小 D.氚核(31H)以速度2v0自O点沿中轴线OO′射入,动能将增大 答案 B
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A.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上,v=mgBR1Bs2iLndθ B.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,v=mgBR1Bs2iLndθ C.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上,v=mgBR1Bt2aLnd θ D.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,v=mgBR1Bt2aLnd θ
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围足够大的垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场,磁感应强度大 小为 B。让质量为 m,电荷量为 q(q>0)的粒子从坐标原点 O 沿 xOy 平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中。不 计重力和粒子间的影响。
图 841
(1)若粒子以初速度 v1 沿 y 轴正向入射,恰好能经过 x 轴 上的 A(a,0)点,求 v1 的大小。 (2)已知一粒子的初速度大小为 v(v>v1),为使该粒子能经 过 A(a,0)点,其入射角 θ(粒子初速度与 x 轴正向的夹角)有几 个?并求出对应的 sin θ 值。 (3)如图乙,若在此空间再加入沿 y 轴正向、大小为 E 的 匀强电场,一粒子从 O 点以初速度 v0 沿 y 轴正向发射。研究 表明:粒子在 xOy 平面内做周期性运动,且在任一时刻,粒 子速度的 x 分量 vx 与其所在位置的 y 坐标成正比,比例系数 与场强大小 E 无关。求该粒子运动过程中的最大速度值 vm。
装置 电磁 流量计
原理图
规律 U U Dq=qvB,所以 v=DB πDU 所以 Q=vS= 4B 当磁场方向与电流方向垂
霍尔元件
直时, 导体在与磁场、 电流 方向都垂直的方向上出现 电势差
[典例]
(多选)(2014· 江苏高考)如图 844 所示,导电物质为电子
的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为 I,线圈间产生匀强磁 场,磁感应强度大小 B 与 I 成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面, 此时通过霍尔元件的电流为 IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍 IHB 尔电压 UH 满足:UH=k d ,式中 k 为霍尔系数,d 为霍尔元件两侧面 间的距离。电阻 R 远大于 RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则 ( )
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(3)粒子在运动过程中仅电场力做功, 因而在轨道的最高点处速率最 大,用 ym 表示其 y 坐标,由动能定理,有 1 1 qEym= mvm 2- mv02 2 2 由题知,有 vm=kym 若 E=0 时,粒子以初速度 v0 沿 y 轴正向入射,有 v02 qv0B=m R0 v0=kR0⑨
E2 E qB [答案] (1) (2)2 个 均为 2m 2mv
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E (3)B+
E2 +v02 B
(二)磁场与重力场共存 [典例 2] 如图 842 所示,无磁场时,一 带负电滑块以一定初速度冲上绝缘粗糙斜面, 滑 块刚好能到达 A 点。若加上一个垂直纸面向里
图 842
的匀强磁场, 则滑块以相同初速度冲上斜面时, 下列说法正确的是
A.刚好能滑到 A 点 B.能冲过 A 点 C.不能滑到 A 点
图 843
下滑, 到达 C 点时离开 MN 做曲线运动。 A、 C 两点间距离为 h, 重力加速度为 g。
(1)求小滑块运动到 C 点时的速度大小 vC; (2)求小滑块从 A 点运动到 C 点过程中克服摩擦力做 的功 Wf; (3)若 D 点为小滑块在电场力、 洛伦兹力及重力作用 下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到 D 点时 撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的 P 点。 已知小滑块在 D 点时的速度大小为 vD, 从 D 点运动到 P 点的时间为 t,求小滑块运动到 P 点时速度的大小 vP。
解析
(3)如图,小滑块速度最大时,速度方向与电场力、重力的 合力方向垂直。撤去磁场后小滑块将做类平抛运动,等效加速 度为 g′, g′=
qE2 +g2 m
且 vP2=vD2+g′2t2 解得 vP= E [答案] (1)B mE2 (2)mgh- 2 2B (3) qE 2 2 vD + m +g2t2
高三年级物理一轮复习教学课件
第 八章
磁
场
第四节:带电粒子在叠加场中的运动
第4节
要点一
1.分析方法
带电粒子在叠加场中的运动
带电粒子在叠加场中的运动
2.三种场的比较
名称
重力场
力的特点
大小:G=mg
功和能的特点
重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重 力势能 电场力做功与路径无关 W=qU 电场力做功改变电势能
解析
[解析]
(1)带电粒子以速率 v 在匀强磁场 B 中做匀速圆周 ①
v2 运动,半径为 R,有 qvB=m R
当粒子沿 y 轴正向入射,转过半个圆周至 A 点,该圆周半 径为 R1,有: a R1= 2 qBa 由②代入①式得 v1= 2m ② ③
a (2)如图, O、 A 两点处于同一周圆上, 且圆心在 x= 的直线上, 2 半径为 R。当给定一个初速率 v 时,有 2 个 入射角,分别在第 1、2 象限,有 a sin θ′=sin θ= 2R aqB 由①④式解得 sin θ= 2m v ④
方向:竖直向下
大小:F=qE
静电场
方向:正电荷受力方向与
场强方向相同,负电荷受 力方向与场强方向相反
磁场
大小:F=qvB(v⊥B)
洛伦兹力不做功,不改
方向:可用左手定则判断 变带电粒子的动能
[多维探究]
(一)电场与磁场共存 [典例 1] (2013· 福建高考)如图 841 所示, 空间存在一范
(
)
D.因不知磁感应强度大小,所以不能确定能否滑到 A 点
解析
(三)电场、磁场与重力场共存 [典例 3] (2015· 福建高考)如图 843 所示,
绝缘粗糙的竖直平面 MN 左侧同时存在相互垂 直的匀强电场和匀强磁场, 电场方向水平向右, 电场强度大小为 E,磁场方向垂直纸面向外, 磁感应强度大小为 B。一质量为 m、电荷量为 q 的带正电的小滑块从 A 点由静止开始沿 MN
A.霍尔元件前表面的电势低于后表面 B.若电源的正负极对调,电压表将反偏 C.IH 与 I 成正比 D.电压表的示数与 RL 消耗的电功率成正比
qE 2 2 vD + m +g2t2
要点二
装置 速度 选择器
带电粒子在叠加场中运动的实例分析
原理图 规律 E 若 qv0B=Eq,即 v0=B,粒 子做匀速直线运动 等离子体射入, 受洛伦兹力偏
磁流体 发电机
转,使两极板带正、负电,两 U 极电压为 U 时稳定, q d = qv0B,U=v0Bd