高中物理复合场问题分类精析
高中物理知识点整理复合场
高中物理知识点整理:复合场高中物理知识点整理:复合场复合场是指重力场、电场、磁场并存,或其中两场并存。
分布方式或同一区域同时存在,或分区域存在。
复合场是高中物理中力学、电磁学综合问题的高度集中。
既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的重点知识,因此,近年来这类题备受青睐。
通过上表可以看出,由于复合场的综合性强,覆盖考点较多,预计在2012年高考(微博)中仍是一个热点。
复合场的出题方式:复合场可以图文形式直接出题,也可以与各种仪器(质谱仪,回旋加速器,速度选择器等)相结合考查。
一、重力场、电场、磁场分区域存在(例如质谱仪,回旋加速器)此种出题方式要求熟练掌握平抛运动、类平抛运动、圆周运动的基本公式及解决方式。
重力场:平抛运动电场:1.加速场:动能定理2.偏转场:类平抛运动或动能定理磁场:圆周运动二、重力场、电场、磁场同区域存在(例如速度选择器)带电粒子在复合场做什么运动取决于带电粒子所受合力及初速度,因此,把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析是解决此类问题的关键。
(一)若带电粒子在复合场中做匀速直线运动时应根据平衡条件解题,例如速度选择器。
则有Eq=qVB(二)当带电粒子在复合场中做圆周运动时,则有Eq=mgqVB=mv2/R(2009年天津10题)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。
一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M 点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ。
不计空气阻力,重力加速度为g,求(1)电场强度E的大小和方向;(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;(3)A点到x轴的高度h。
解析:本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。
高中物理人教版选修3-1分类题型5:等效场-重力与电场的复合场
高中物理选修3-1题型5(等效场-重力与电场复合场)1、复合场物体仅在重力场中的运动时最常见、最基本的运动,但是对处在匀强电场中的宏观物体而言,它的周围不仅有重力场,还有匀强电场,同时研究这两种场对物体运动的影响,问题就会变得复杂一些。
此时,可以将重力场与电场合二为一,用“复合场”来代替两个分立的场。
形象的把这个复合场叫做等效场或等效重力场。
2、处理思路(1)受力分析,计算等效重力(重力与电场力的合力)的大小和方向;(2)在复合场中找出等效最低点、最高点。
过圆心做等效重力的平行线与圆相交。
(3)根据圆周运动供需平衡结合动能定理列方程处理。
1、如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则(B)A.小球带负电B.电场力跟重力平衡C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小D.小球在运动过程中机械能守恒2、如图所示,竖直放置的光滑绝缘圆环上套有一带正电的小球,圆心O处固定有一带负电的点电荷,匀强电场场强方向水平向右,小球绕O点做圆周运动,那么以下说法错误的是(D)A.在A点小球有最大的电势能B.在B点小球有最大的重力势能C.在C点小球有最大的机械能D.在D点小球有最大的动能3、如图所示,水平向左的匀强电场场强大小为E,一根不可伸长的绝缘细线长度为L,细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点。
把小球拉到使细线水平的位置A,然后由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成角θ=60°的位置B时速度为零。
以下说法中正确的是(B)A.A点电势低于的B点的电势B.小球受到的重力与电场力的关系是C.小球在B时,细线拉力为T=2mgD.小球从A运动到B过程中,电场力对其做的功为4、如图所示,竖直平面内有一固定的光滑椭圆大环,其长轴长BD=4L、短轴长AC=2L。
高中物理复习精讲 第10讲 复合场专题
1.带电粒子在复合场中的受力复合场是指电场、磁场和重力场并存,或者其中某两场并存,或分区域存在的某一空间。
粒子经过该空间时可能受到的力有重力、电场力和洛伦兹力,抓住三个力的特点是分析和求解相关问题的前提和基础。
2.带电粒子在复合场中的几种典型运动 ⑴ 直线运动 自由的带电粒子(无轨道约束)在匀强电场、匀强磁场和重力场中做的直线运动应该是匀速直线运动,除非运动方向沿匀强磁场方向而粒子不受洛伦兹力,这是因为电场力和重力都是恒力,带电粒子在复合场中的运动知识点睛第10讲 复合场专题重力:若为基本粒子(如电子、质子、α粒子、离子等)一般不考虑重力;若为带电颗粒(如液滴、油滴、小球、尘埃等)一般需要考虑重力。
电场力:带电粒子(体)在电场中一定受到电场力作用,在匀强电场中,电场力为恒力,大小为F qE =。
电场力的方向与电场的方向相同或相反。
静电场中,电场力做功也与路径无关,只与初末位置的电势差有关,电场力做功一定伴随着电势能的变化。
洛伦兹力:带电粒子(体)在磁场中受到的洛伦兹力与运动的速度(大小、方向)有关,洛伦兹力的方向始终既和磁场方向垂直,又和速度方向垂直,故洛伦兹力永远不做功,也不会改变粒子的动能。
当速度变化时,会引起洛伦兹力的变化,合力也相应的发生变化,粒子的运动方向就要改变而做曲线运动。
当匀速直线运动时,0F 合,常用力的合成法分析。
⑵ 匀速圆周运动......当带电粒子进入匀强电场、匀强磁场和重力场共存的复合场中,电场力和重力相平衡,粒子运动方向与匀强磁场方向相垂直时,带电粒子就在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。
可等效为仅在洛伦兹力作用下的匀速圆周运动。
此种情况下要同时应用平衡条件和向心力公式分析。
⑶ 曲线运动.... 当带电粒子所受的合外力是变力,且与初速度方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹不是圆弧,也不是抛物线。
3.带电粒子在复合场中运动的力学观点⑴ 正确的受力分析:除重力、弹力、摩擦力外,要特别注意电场力和洛伦兹力的分析,搞清场和力的空间方向及关系。
高中物理 复合场问题分类精析3
实蹲市安分阳光实验学校高中物理圆周与平抛类运动问题分类精析一、匀速圆周运动1、无约束的圆周运动必为匀速圆周运动,恒力必须抵消1.一宇宙飞船绕地心做半径为r 的匀速圆周运动,飞船舱内有一质量为m 的人站在可称体重的台秤上.用R 表示地球的半径,g 表示地球表面处的重力加速度,g '表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度,N 表示人对秤的压力,这些说法中,正确的是( )A .0g '=B .22R g g r '=C .N=0D .RN mg r=答案:BC2.如图所示,质量为m 、电荷量为q 的带电液滴从h 高处自由下落,进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面,磁感强度为B ,电场强度为E .已知液滴在此区域中做匀速圆周运动,则圆周运动的半径R 为( )A .2E hB gB .2B hE gC .2m gh qB D .2qBgh m答案:AC3、(一中高三10月月考物理试题).我国古代传说中有:地上的“凡人”过一年,天上的“神仙”过一天,如果把看到一次日出就当做一天,那么,近地面轨道(距离地面300——700km )环绕地球飞行的员24h 内在太空中度过的“天”数约为(地球半径R=6400km ,重力加速度g=10m/s 2)(C )A .1B .8C .16D .244、(一中高三10月月考物理试题).由飞往洛杉矾的飞机在飞越太平洋上空的过程中,如果保持飞行速度的大小不变和距离海平面的高度不变,则以下说法正确的是(C )A .飞机做的是匀速直线运动B .飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力C .飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力D .飞机上的乘客对座椅的压力为零5、(八中高三第二次月考).地球赤道上的山丘e ,近地资源卫星p 和同步通信卫星q 均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。
设e 、p 、q 的圆周运动速率分别为v 1、v 2、v 3,向心加速度分别为a 1、a 2、a 3,则 (D)A. v 1>v 2>v 3B. v 1<v 2<v 3C. a 1>a 2>a 3D. a 1<a 3< a 26、(八中高三第二次月考).正常的机械手表的时针与分针可视为匀速转动,则时针与分针从第一次重合到第二次重合所经历的时间为(D) A 、1h B 、11h/12 C 、13h/12 D 、12h/117、市一模试卷24.(20分)如图(甲)所示为一种研究高能粒子相互作用的装置,两个直线加速器均由k 个长度逐个增长的金属圆筒组成(整个装置处于真空中,图中只画出了6个圆筒,作为示意),它们沿中心轴线排列成一串,各个圆筒相间地连接到正弦交流电源的两端。
高中物理带电粒子在复合场中的运动易错题知识归纳总结及答案解析
高中物理带电粒子在复合场中的运动易错题知识归纳总结及答案解析一、带电粒子在复合场中的运动压轴题1.下图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN 和M N ''是间距为h 的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O 和O ',O N ON d ''==,P 为靶点,O P kd '=(k 为大于1的整数)。
极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U 。
质量为m 、带电量为q 的正离子从O 点由静止开始加速,经O '进入磁场区域.当离子打到极板上O N ''区域(含N '点)或外壳上时将会被吸收。
两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过。
忽略相对论效应和离子所受的重力。
求:(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P 点所需的磁感应强度大小; (2)能使离子打到P 点的磁感应强度的所有可能值;(3)打到P 点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。
【来源】2015年全国普通高等学校招生统一考试物理(重庆卷带解析) 【答案】(1)22qUm B =(2)22nqUmB =,2(1,2,3,,1)n k =-(3)2222(1)t qum k -磁22(1)=k m t qU-电【解析】 【分析】带电粒子在电场和磁场中的运动、牛顿第二定律、运动学公式。
【详解】(1)离子经电场加速,由动能定理:212qU mv =可得2qUv m=磁场中做匀速圆周运动:2v qvB m r=刚好打在P 点,轨迹为半圆,由几何关系可知:2kd r =联立解得B =(2)若磁感应强度较大,设离子经过一次加速后若速度较小,圆周运动半径较小,不能直接打在P 点,而做圆周运动到达N '右端,再匀速直线到下端磁场,将重新回到O 点重新加速,直到打在P 点。
设共加速了n 次,有:212n nqU mv =2nn nv qv B m r =且:2n kd r =解得:B =,要求离子第一次加速后不能打在板上,有12d r >且:2112qU mv =2111v qv B m r =解得:2n k <,故加速次数n 为正整数最大取21n k =- 即:B =2(1,2,3,,1)n k =-;(3)加速次数最多的离子速度最大,取21n k =-,离子在磁场中做n -1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P 点。
高中物理复合场问题精析
2010年高中物理复合场问题分类精析一、无约束1、匀速直线运动如速度选择器。
一般是电场力与洛伦兹力平衡。
分析方法:先受力分析,根据平衡条件列方程求解1、 设在地面上方的真空室内,存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感强度的方向是相同的,电场强度的大小E =4.0V/m ,磁感强度的大小B =0.15T .今有一个带负电的质点以=υ20m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电量q 与质量之比q/m 以及磁场的所有可能方向.1、由题意知重力、电场力和洛仑兹力的合力为零,则有22)()(Eq Bq mg +=υ=q222EB +υ,则222EB g mq+=υ,代入数据得,=m q / 1.96C/㎏,又==E B /tan υθ0.75,可见磁场是沿着与重力方向夹角为75.0arctan =θ,且斜向下方的一切方向2、(海淀区高三年级第一学期期末练习)15.如图28所示,水平放置的两块带电金属板a 、b 平行正对。
极板长度为l ,板间距也为l ,板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为B 的匀强磁场。
假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。
一质量为m 的带电荷量为q 的粒子(不计重力及空气阻力),以水平速度v 0从两极板的左端中间射入场区,恰好做匀速直线运动。
求:(1)金属板a 、b 间电压U 的大小;(2)若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍,粒子将击中上极板,求粒子运动到达上极板时的动能大小; (3)若撤去电场,粒子能飞出场区,求m 、v 0、q 、B 、l 满足的关系;(4)若满足(3)中条件,粒子在场区运动的最长时间。
2、(1)U=l v 0B ;(2)E K =21m v 0221-qB l v 0;(3)mqBl v 40≤或mqBl v 450≥;(4)qBm π3、两块板长为L=1.4m ,间距d=0.3m 水平放置的平行板,板间加有垂直于纸面向里,B=1.25T 的匀强磁场,如图所示,在两极板间加上如图所示电压,当t=0时,有一质量m=2⨯10-15Kg ,电量q=1⨯10-10C 带正电荷的粒子,以速度Vo=4×103m/s 从两极正中央沿与板面平行的方向射入,不计重力的影响, (1)画出粒子在板间的运动轨迹 (2)求在两极板间运动的时间图28bq l答案:(1) 见下图(2)两板间运动时间为 t=6.5⨯10-4s解析:本题主要考查带电粒子在电磁复合场中的匀速圆周运动和匀速直线运动。
专题:复合场问题归纳修改版(带答案)综述
高中物理复合场问题分类总结(修改版)(修改版删除了涉及动量、动量守恒的题目,删除了较难的题目,加入了一些新的典型题。
)高中物理复合场问题综合性强,覆盖的考点多(如牛顿定律、动能定理、能量守恒和圆周运动),是理综试题中的热点、难点。
复合场一般包括重力场、电场、磁场,该专题所说的复合场指的是磁场与电场、磁场与重力场、电场与重力场,或者是三场合一。
所以在解题时首先要弄清题目是一个怎样的复合场。
一、无约束情况下:1、 匀速直线运动 如速度选择器。
一般是电场力与洛伦兹力平衡。
分析方法:先受力分析,根据平衡条件列方程求解1、 设在地面上方的真空室内,存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感强度的方向是相同的,电场强度的大小E =4.0V/m ,磁感强度的大小B =0.15T .今有一个带负电的质点以=υ20m/s 的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电量q 与质量之比q/m 以及磁场的所有可能方向.解析:由题意知重力、电场力和洛仑兹力的合力为零,则有22)()(Eq Bq mg +=υ=q222E B +υ,则222EB g mq +=υ,代入数据得,=m q / 1.96C/㎏,又==E B /tan υθ0.75,可见磁场是沿着与重力方向夹角为75.0arctan =θ,且斜向下方的一切方向2、如图28所示,水平放置的两块带电金属板a 、b 平行正对。
极板长度为l ,板间距也为l ,板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为B 的匀强磁场。
假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。
一质量为m 的带电荷量为q 的粒子(不计重力及空气阻力),以水平速度v 0从两极板的左端中间射入场区,恰好做匀速直线运动。
求:(1)金属板a 、b 间电压U 的大小; (2)若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍,粒子将击中上极板,求粒子运动到达上极板时的动能大小;(3)若撤去电场,粒子能飞出场区,求m 、v 0、q 、B 、l 满足的关系;(4)若满足(3)中条件,粒子在场区运动的最长时间。
高中物理知识点整理:复合场
高中物理知识点整理:复合场复合场是指重力场、电场、磁场并存,或其中两场并存。
分布方式或同一区域同时存在,或分区域存在。
复合场是高中物理中力学、电磁学综合问题的高度集中。
既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的重点知识,因此,近年来这类题备受青睐。
通过上表可以看出,由于复合场的综合性强,覆盖考点较多,预计在XX年高考中仍是一个热点。
复合场的出题方式:复合场可以图文形式直接出题,也可以与各种仪器相结合考查。
一、重力场、电场、磁场分区域存在此种出题方式要求熟练掌握平抛运动、类平抛运动、圆周运动的基本公式及解决方式。
重力场:平抛运动电场:1.加速场:动能定理2.偏转场:类平抛运动或动能定理磁场:圆周运动二、重力场、电场、磁场同区域存在带电粒子在复合场做什么运动取决于带电粒子所受合力及初速度,因此,把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析是解决此类问题的关键。
若带电粒子在复合场中做匀速直线运动时应根据平衡条件解题,例如速度选择器。
则有Eq=qVB当带电粒子在复合场中做圆周运动时,则有Eq=gqVB=v2/R如图所示,直角坐标系xoy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xoy平面向里,电场线平行于y轴。
一质量为、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x 轴上的点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点次离开电场和磁场,N之间的距离为L,小球过点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ。
不计空气阻力,重力加速度为g,求电场强度E的大小和方向;小球从A点抛出时初速度v0的大小;A点到x轴的高度h。
解析:本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。
小球先做平抛再做圆周运动小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡,有Eq=g得E=g/q重力的方向竖直向下,电场力方向只能向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上。
高三物理复合场问题专题
复合场问题专题一、带电粒子经电场(或复合场)后进入磁场中做匀速圆周运动1.带电粒子在电场中加速和偏转问题的分析方法 (1)带电粒子的加速以初速度v 0射入电场中的带电粒子,经电场力做功加速(或减速)至v ,由qU =12m v 2-12m v 2得v = v 20+2qUm. 当v 0很小或v 0=0时,上式简化为v = 2qUm .(2)带电粒子的偏转以初速度v 0垂直场强方向射入匀强电场中的带电粒子,受恒定电场力作用,做类似平抛的匀变速曲线运动(如图1所示).图1加速度a =qEm运动时间t =lv 0侧移量y =12at 2=qE 2m ⎝⎛⎭⎫lv 02偏转角tan φ=v y v x =at v 0=qElm v 20结论:①不论带电粒子的m 、q 如何,只要荷质比相同,在同一电场中由静止加速后,再进入同一偏转电场,它们飞出时的侧移量和偏转角是相同的(即它们的运动轨迹相同).②出场速度的反向延长线跟入射速度相交于中点O ,粒子就好象从中点射出一样.③角度关系:tan φ=2tan α. 2.带电粒子在匀强磁场中的运动(1)洛伦兹力充当向心力,q v B =mrω2=m v 2r =mr 4π2T2=4π2mrf 2=ma .(2)圆周运动的半径r =m v qB 、周期T =2πmqB .3.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时圆心、半径及时间的确定方法(1)圆心的确定①已知粒子运动轨迹上两点的速度方向,作这两速度的垂线,交点即为圆心.②已知粒子入射点、入射方向及运动轨迹对应的一条弦,作速度方向的垂线及弦的垂直平分线,交点即为圆心.③已知粒子运动轨迹上的两条弦,作出两弦的垂直平分线,交点即为圆心.④已知粒子在磁场中的入射点、入射方向和出射方向,延长(或反向延长)两速度方向所在直线使之成一夹角,作出这一夹角的角平分线,角平分线上到两直线距离等于半径的点即为圆心.(2)半径的确定:找到圆心以后,半径的确定和计算一般利用几何知识解直角三角形的办法.带电粒子在有界匀强磁场中常见的几种运动情形如图7所示.图7①磁场边界:直线,粒子进出磁场的轨迹具有对称性,如图(a)、(b)、(c)所示.②磁场边界:平行直线,如图(d)所示.③磁场边界:圆形,如图(e)所示.(3)时间的确定①t=α2πT或t=α360°T或t=sv其中α为粒子运动的圆弧所对的圆心角,T为周期,v为粒子的速度,s为运动轨迹的弧长.②带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角叫速度偏向角,由几何关系知,速度偏向角等于圆弧轨迹对应的圆心角α,如图(d)、(e)所示.例1 (2011 广东)如图19(a)所示,在以O为圆心,内外半径分别为R1和R2的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差U为常量,R1=R0,R2=3R0,一电荷量为+q,质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域,不计重力。
高三物理一轮复习 复合场剖析
作业7、6
例题3.由于受地球信风带和盛西风带的影响,在海洋中形成一种河流称为海流。海流 中蕴藏着巨大的动力资源。据统计,世界大洋中所有海洋的发电能力达109Kw。早在 19世纪法拉第就曾设想,利用磁场使海流发电,因为海水中含有大量的带电离子,这 些离子随海流作定向运动,如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转,
解:磁流体发电机的原理——正离子在磁场中受到洛仑兹力向
下偏转,负离子在磁场中受到洛仑兹力向上偏转,上下两板分
别积聚负电荷和正电荷。电场力和洛仑兹力的作用,当两力平衡时,达到动态平
衡,两板间形成一定的电势差即电动势。
达到动态平衡时有 qvB=qE=qU/d ∴v=U/Bd=200 /(5×0.2)=200m/s
一、有界磁场中的极值问题
二、多解问题
例三.长为L的水平极板间,有垂直纸面向内的匀 强磁场,如图,磁感强度为B,板间距离也为L,板不 带电,现有质量为m,电量为q的带正电粒子(不 计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速 度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采 用的办法是: A.使粒子的速度v<BqL/4m; B.使粒子的速度v>5BqL/4m; C.使粒子的速度v>BqL/m; D.使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m
分析:流量指单位时间内流过某一横截面的液体的体积
导电液体是指液体内含有正、负离子.在匀强磁场中,导电液体 内的正、负离子在洛仑兹力作用下分别向下、上偏转,使管中上 部聚积负电荷,下部聚积正电荷.从而在管内建立起一个方向向 上的匀强电场,其场强随聚积电荷的增高而加强.后面流入的离 子同时受到方向相反的洛仑兹力和电场力作用.当电场增强到使 离子所受二力平衡时,此后的离子不再偏移,管上、下聚积电荷 不再增加,a、b两点电势差达到稳定值U,可以计算出流量Q.
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最新整理高三物理高中物理知识点整理:复合场高中物理知识点整理:复合场复合场是指重力场、电场、磁场并存,或其中两场并存。
分布方式或同一区域同时存在,或分区域存在。
复合场是高中物理中力学、电磁学综合问题的高度集中。
既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的重点知识,因此,近年来这类题备受青睐。
通过上表可以看出,由于复合场的综合性强,覆盖考点较多,预计在高考(微博)中仍是一个热点。
复合场的出题方式:复合场可以图文形式直接出题,也可以与各种仪器(质谱仪,回旋加速器,速度选择器等)相结合考查。
一、重力场、电场、磁场分区域存在(例如质谱仪,回旋加速器)此种出题方式要求熟练掌握平抛运动、类平抛运动、圆周运动的基本公式及解决方式。
重力场:平抛运动电场:1.加速场:动能定理2.偏转场:类平抛运动或动能定理磁场:圆周运动二、重力场、电场、磁场同区域存在(例如速度选择器)带电粒子在复合场做什么运动取决于带电粒子所受合力及初速度,因此,把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析是解决此类问题的关键。
(一)若带电粒子在复合场中做匀速直线运动时应根据平衡条件解题,例如速度选择器。
则有Eq=qVB(二)当带电粒子在复合场中做圆周运动时,则有Eq=mgqVB=mv2/R(天津10题)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x 轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。
一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x 轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ。
不计空气阻力,重力加速度为g,求(1)电场强度E的大小和方向;(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;(3)A点到x轴的高度h。
解析:本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。
复合场问题的题型归类与解题策略
复合场问题的题型归类与解题策略作者:郑行军来源:《中学生理科应试》2017年第03期复合场是指电场、磁场、重力场在同一空间并存,或者是其中两种场并存的场,带电体在这些复合场中运动时,可能同时受到几种不同性质的力的作用.这类问题巧妙地把电场、磁场和重力场的概念与牛顿运动定律、动能定理等力学、电学等知识有机地联系在一起,并应用数学工具求解,知识面广,综合性强,是高中物理的重点内容,也是学习的难点.本文从模型化的角度对中学阶段可能出现的题型进行整理和归类,并提出相应地解题策略,希望对学习能有所帮助.一、命题构建及解题策略研究1.复合场的组合模式分类(1)电场与磁场的组合;(2)磁场与重力场的组合;(3)电场与重力场的组合;(4)电场、磁场与重力场的组合.带电粒子在复合场中的运动性质取决于带电粒子所受的合外力和初速度,因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析.2.轨迹模型的构建及解题策略(1)带电体在复合场中做直线运动解题策略当带电体在复合场中做直线运动时,隐含条件往往是带电体受到的合力为零(以匀强磁场模型为命题条件构建)或某一方向合力为零(以非匀强磁场模型为命题条件构建),故在处理此类问题时,可根据平衡条件列方程求解.(2)带电体在复合场中做匀速圆周运动解题策略匀速圆周运动中,带电体所受的合力方向应始终指向圆心,合力大小F合=F 向,故动力学特点有:①非径向力(如重力、电场力)会相互平衡;②径向力(如洛伦兹力、轻绳的拉力等)的合力提供向心力,在处理时可综合应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解.(3)带电体在附加接触面上运动解题策略在附加接触面(如带电体在水平面上或斜面上运动、套在杆上运动等)上运动时,带电体受力情况比较复杂,运动情况多变,运动过程往往出现临界问题,这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“ 至少”等词语为突破口,对带电体进行动力学动态分析,并根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.(4)带电体在复合场中做变加速曲线运动解题策略在变加速曲线运动中,加速度是一个变量,故不能从运动学角度分析,考虑到洛伦兹力做功的特点,可选用动能定理或功能关系方程求解.二、例题赏析如图1所示,在真空中半径为r=0.1 m的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场及水平向左的匀强电场,磁感应强度B=0.01 T,ab和cd是两条相互垂直的直径,一束带正电的粒子流连续不断地以速度v=1×103 m/s从c点沿cd方向射入场区,粒子将沿cd方向做直线运动,如果仅撤去磁场,带电粒子经过a点,如果撤去电场,使磁感应强度变为原来的12,不计粒子重力,下列说法正确的是().A.电场强度的大小为10 N/CB.带电粒子的比荷为1×106 C/kgC.撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的半径为0.1 mD.带电粒子在磁场中运动的时间为7.85×10-5 s解析两种场都存在时,由粒子运动条件,穿过磁场时应做匀速直线运动.对带电粒子受力分析,根据平衡条件得qE=qvB,解得E=vB=10 N/C,A项正确;带电粒子仅在电场中运动时,竖直方向上r=vt,水平方向上r=12at2,由牛顿第二定律a=qEm,联立解得qm=2vBr=2×106 C/kg,B项错误;撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的半径R=mvqB1=0.1 m,C项正确;画出粒子的运动轨迹得粒子在磁场中运动了四分之一个周期,T=2πRv,因此运动的时间t=14T=πR2v=1.57×10-4s,D项错误;正确答案为AC.例2 如图2甲所示,绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O 点,另一端连接带正电的小球,小球电荷量q=6×10-7C,在图示坐标中,电场方向沿竖直方向,坐标原点O的电势为零.当小球以2 m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时,细绳上的拉力刚好为零.在小球从最低点运动到最高点的过程中,轨迹上每点的电势φ随纵坐标y的变化关系如图2乙所示,重力加速度g=10 m/s2.则下列判断正确的是().图2A.匀强电场的场强大小为5×106 V/mB.小球重力势能增加最多的过程中,电势能减少了2.4 JC.小球做顺时针方向的匀速圆周运动D.小球所受的洛伦兹力的大小为0.03 N解析据题意和乙图可知,E=φd=φR=5×106V/m,故A正确;据匀速圆周运动的动力学特点,小球所受的电场力大小等于重力,洛伦兹力提供向心力,所以小球重力势能增加最多时,电势能减少最多,大小为:2qφ=2×6×10-7×2×106=2.4 J,故B正确;洛伦兹力提供向心力,据左手定则可知,小球做逆时针运动,故C错误.由以上分析可知:mg=Eq,f=qvB=mv2r联立以上解得:f=3N,故D错误.正确答案为:AB.例3 如图3所示,空间存在一水平向的匀强电场和一水平方向的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,电场强度大小为E=3mgq,电场方向和磁场方向相互垂直.在此电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆,与电场正方向成60°夹角且处于竖直平面内.一质量为m,带电量为+q的小球套在绝缘杆上.若给小球一沿杆向下的初速度v0,小球恰好做匀速运动,且小球电量保持不变,重力加速度为g,则下列说法正确的是().A.小球的初速度为v0=2mgqBB.若小球的初速度为3mgqB,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止C.若小球的初速度为mgqB,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止D.若小球的初速度为mgqB,则运动中克服摩擦力做功为m3g22q2B2解析对小球进行受力分析如图4,电场力的大小:F=qE=q×3mgq=3mg,由于重力的方向竖直向下.电场力的方向水平向左,二者垂直,合力:FG+F=F2+mg2=2mg,由几何关系可知重力与电场力的合力与杆的方向垂直,所以重力与电场力的合力不会对小球做功,而洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,所以也不会对小球做功.所以,当小球做匀速直线运动时,不可能存在摩擦力,没有摩擦力,说明小球与杆之间就没有支持力的作用,则洛伦兹力大小与重力、电场力的合力大小相等,方向相反,所以qv0B=2mg,所以v0=2mgqB,故A正确;若小球的初速度为3mgqB,则洛伦兹力:f=qv0B=3mg>FG+F,则在垂直于杆的方向上,小球还受到杆的垂直于杆向下的支持力,则摩擦力:f=μFN.小球将做减速运动;随速度的减小,洛伦兹力减小,则支持力逐渐减小,摩擦力减小,小球做加速度不断减小的减速运动,最后当速度减小到2mgqB时,小球开始做匀速直线运动,故B错误;若小球的初速度为mgqB,则洛伦兹力:f=qv0B=mg例4 如图5所示,半径为R的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内,磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于轨道平面向里.一可视为质点、质量为m、电荷量为q(q>0)的小球由轨道左端A无初速滑下,当小球滑至轨道最低点C时,给小球再施加一始终水平向右的外力F,使小球能保持不变的速率滑过轨道右侧的D点.若小球始终与轨道接触,重力加速度值为g,则下列判断正确的是().A.小球在C点受到的洛伦兹力大小为qB2gRB.小球在C点对轨道的压力大小为3mg+qB 2gRC.小球从C到D的过程中,外力F的大小保持不变D.小球从C到D的过程中,外力F的功率逐渐增大解析小球在轨道中做变速圆周运动,可从动能定理入手分析,由于洛伦兹力始终对小球不做功,故洛伦兹力不改变小球速度的大小,从A点运动到C点的过程中只有重力做功,根据动能定理得:mgR=12mv2,解得:v=2gR,故小球在C点受到的洛伦兹力大小为f=qBv=qB2gR,故A正确;由左手定则可知,小球运动到C点时若受到的洛伦兹力的方向向上,则有:N+qvB-mg=mv2R,解得:N=3mg-qvB,故B错误;小球从C到D的过程中,洛伦兹力和支持力沿水平方向的分力增大,所以水平外力F的增大.故C错误;小球从C到D的过程中小球的速率不变,而洛伦兹力和支持力不做功,所以小球的动能不变,拉力F的功率与重力的功率大小相等,由运动的合成与分解可知,小球从C向D运动的过程中,竖直方向的分速度越来越大,所以重力的功率增大,所以外力F的功率也增大,故D正确;正确答案为AD.带电体受洛伦兹力在内的多个力作用时是复杂的综合性力学问题,研究带电体在复合场中的运动,关键是分析其运动轨迹及运动规律,再根据几何关系和物理规律求解.课题项目:本论文系福建省教育科学“十三五”规划课题“互联网+物理习题的教学设想与实践探究”阶段性研究成果,课题编号:FJKYJD16-29。
浅析高中物理复合场的解题思路和技巧
新教师教学教改教研身的发展和学生的发展。
二、评价的基本原则课堂教学评价学生的目的就是为了激发学生学习的兴趣,体现学生学习主体的地位,提高学习的效率和教学效果。
我校教学实践证明,在课堂教学中,教师使用合理、客观、睿智的课堂评价,能使学生学习更有积极性,使学生行为更有表现性,使学生评价更有自主性,学习行为具有多元收获,整体课堂更具艺术感。
我校“6+2”课堂教学模式的课堂教学评价坚持以下基本原则:1.以学生为主体的原则首先,评价应该以学生为主体,包括学生自评、学生同伴互评和教师的评价。
自我评价的一个重要目的就是培养学生参与观察与反思,是学生连续不断的自我改进过程,自我教育过程。
要使评价真正起到诊断、促进的作用,评价就应该以学生为主体,采用学生自评和互评为主的评价方式。
学生之间相互了解可能比老师对学生的了解更彻底更透彻,老师不能唱独角戏,要想方让学生参与进来,让他们来评价他人,或作自我评价,这三种如果能有机结合起来,对于我们的课堂教学一定会起到促进作用。
其次,学生、教师都应该参与课堂学习活动,体现教师的主导作用和学生学习主体的地位。
每位学生和老师都必须清楚评价的目标要求,掌握评价的基本操作技能。
最后,评价应该有利于教师和学生整体的发展。
教学评价不是一个孤立的行为,学生的发展需要一个和谐的整体、需要一个团队学习机制、需要一个共同愿景,需要一个柔性化的人本管理组织,也就是一个学习型组织。
学习型组织中团队学习、共同愿景、和谐整体可以通过组建实践共同体的方式进行。
只有形成实践共同体,才能保证课堂观察的系统进行,才能保证课堂教学评价起到其应有的作用,教师才可能得到应有的发展。
2.以激励为主的原则我校“6+2”课堂教学模式的课堂教学评价目的是为了激发学生学习的积极性,唤醒学生学习的内在动力,充分体现学生学习的主体地位,从而提高学习效率和课堂教学效果。
因此,课堂教学中的评价要以激励为主。
通过教师的评价,要能够增强学生的自尊心、自信心,激发学生发展主动性与自觉性,鼓励他们不断上进。
复合场问题
习题精讲
(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
12(2m)v22
1 2
mv12
⑩
由牛顿第二定律有
qE 2ma2 ⑪
设 21H 第一次射入磁场时的速度大小为 v2 ,速度的方向与 x 轴正方向夹角为 2 ,入射点到原点的距离为 s v1t1 ①
h
1 2
a1t12
②
由题给条件,11H 进入磁场时速度的方向与 x 轴正方向夹角1 60 。11H 进入磁场时速度 y 分量的大
小为
联立以上各式得
a1t1 v1 tan1 ③
s1
23 3
h
④
习题精讲
(2) 11H 在电场中运动时,由牛顿第二定律有
qE ma1 ⑤
功.
(2)电场力的大小为 qE,方向与电场强度 E 的方向及带电粒子所带电荷的性质有关.电场
力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的电荷量有关外,还与其始末位置的电势差有关.
(3)重力的大小为 mg,方向竖直向下.重力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的质量
有关外,还与其始末位置的高度差有关. 注意:①微观粒子(如电子、质子、离子)一般都不计重力;②对带电小球、液滴、金属块
等实际的物体没有特殊交代时,应当考虑其重力;③对未知名的、题中又未明确交代的带电粒 子,是否考虑其重力,则应根据题给的物理过程及隐含条件具体分析后作出符合实际的决定.
知识点导读
4.带电粒子在复合场中的运动的分析方法 (1)当带电粒子在复合场中做匀速运动时,应根据平衡条件列方程求解. (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,往往应用牛顿第二定律和平衡条件列方程 联立求解. (3)当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时,应选用动能定理或动量守恒定律列方程 求解. 注意:如果涉及两个带电粒子的碰撞问题,要根据动量守恒定律列方程,再与其他方程联 立求解. 由于带电粒子在复合场中的受力情况复杂,运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以 题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,并根据 临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.
【高中物理】带电粒子在复合场中的运动考点汇总,提分利器
【高中物理】带电粒子在复合场中的运动考点汇总,提分利器!复合场的分类1、复合场:即电场与磁场有明显的界线,带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动,即分段运动。
该类问题运动过程较为复杂,但对于每一段运动又较为清晰易辨,往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度,具有承上启下的作用.2、叠加场:即在同一区域内同时有电场和磁场,些类问题看似简单,受力不复杂,但仔细分析其运动往往比较难以把握。
带电粒子在复合场电运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时,粒子将做匀速直线运动或静止.2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做变速直线运动.3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做匀速圆周运动.4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理.电场力和洛伦兹力的比较1.在电场中的电荷,不管其运动与否,均受到电场力的作用;而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用.2.电场力的大小F=Eq,与电荷的运动的速度无关;而洛伦兹力的大小f=B qvsinα,与电荷运动的速度大小和方向均有关.3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反;而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直,又和速度方向垂直.4.电场力既可以改变电荷运动的速度大小,也可以改变电荷运动的方向,而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向,不能改变速度大小5.电场力可以对电荷做功,能改变电荷的动能;洛伦兹力不能对电荷做功,不能改变电荷的动能.6.匀强电场中在电场力的作用下,运动电荷的偏转轨迹为抛物线;匀强磁场中在洛伦兹力的作用下,垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧.对于重力的考虑重力考虑与否分三种情况.(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力,因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力.(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的,这种情况比较正规,也比较简单.(3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时,可采用假设法判断,假设重力计或者不计,结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确,否则假设错误.复合场中的特殊物理模型1.粒子速度选择器如图所示,粒子经加速电场后得到一定的速度v0,进入正交的电场和磁场,受到的电场力与洛伦兹力方向相反。
高考物理复合领域知识点总结
高考物理复合领域知识点总结高考物理复合场的知识归纳复合场是指重力场、电场和磁场或其中两种共存。
配送模式或同一区域同时存在,或存在子区域。
复合场是高中物理中力学和电磁学综合问题的高度集中。
既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的xx知识。
因此,这类问题近年来备受青睐。
从上表可以看出,复合场因其综合性强,覆盖众多考点,有望继续成为20xx 高考(微博)的热点。
如何回答复合字段的问题:复合场可以直接以图形形式给出,也可以结合各种仪器(质谱仪、回旋加速器、速度选择器等)给出。
).首先,引力场、电场和磁场存在于不同的区域(如质谱仪和回旋加速器)这种解题方法要求掌握平抛运动、类平抛运动和圆周运动的基本公式和解法。
重力场:平抛运动电场:1。
动能定理2。
准平抛运动或动能定理。
磁场:圆周运动第二,重力场、电场和磁场存在于同一区域(如速度选择器)带电粒子在复合场中做什么取决于带电粒子的合力和初速度。
因此,将带电粒子的运动和力结合起来是解决这类问题的关键。
(1)如果带电粒子在复合场中作匀速直线运动,则应根据平衡条件来解决问题,如速度选择器。
有Eq=qVB(2)当带电粒子在复合场中循环运动时,那么Eq=mgqVB=mv2/R(2009天津第十题)如图,直角坐标系xOy位于垂直面,水平X轴下方有均匀磁场和均匀电场。
磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xOy平面且向内,电场线平行于Y轴。
一个质量为M、电荷为Q的带正电的球,从Y轴上的A点水平向右抛,通过X轴上的M点进入电场和磁场,刚好可以做匀速圆周运动,第一次离开X轴上N点的电场和磁场,Mns之间的距离为L,球通过M点的速度方向与X轴方向的夹角为。
不考虑空气阻力,重力加速度是g,求(1)电场强度e的大小和方向;(2)从A点抛球时的初速度v0的大小;(3)从A点到X轴的高度h。
分析:本题考查平抛运动和起电。
球在复合场地的运动。
球平抛,然后做圆周运动。
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高中物理复合场问题分类精析复合场问题综合性强,覆盖的考点多(如牛顿定律、动能定理、能量守恒和圆周运动),是理综试题中的热点、难点。
复合场一般包括重力场、电场、磁场,该专题所说的复合场指的是磁场与电场、磁场与重力场、电场与重力场,或者是三场合一。
所以在解题时首先要弄清题目是一个怎样的复合场。
一、无约束1、匀速直线运动如速度选择器。
一般是电场力与洛伦兹力平衡。
分析方法:先受力分析,根据平衡条件列方程求解1、 设在地面上方的真空室内,存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感强度的方向是相同的,电场强度的大小E =4.0V/m ,磁感强度的大小B =0.15T .今有一个带负电的质点以=υ20m/s 的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电量q 与质量之比q/m 以及磁场的所有可能方向.1、由题意知重力、电场力和洛仑兹力的合力为零,则有22)()(Eq Bq mg +=υ=q222E B +υ,则222E B g mq +=υ,代入数据得,=m q / 1.96C/㎏,又==E B /tan υθ0.75,可见磁场是沿着与重力方向夹角为75.0arctan =θ,且斜向下方的一切方向2、(海淀区高三年级第一学期期末练习)15.如图28所示,水平放置的两块带电金属板a 、b 平行正对。
极板长度为l ,板间距也为l ,板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为B 的匀强磁场。
假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。
一质量为m 的带电荷量为q 的粒子(不计重力及空气阻力),以水平速度v 0从两极板的左端中间射入场区,恰好做匀速直线运动。
求: (1)金属板a 、b 间电压U 的大小; (2)若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍,粒子将击中上极板,求粒子运动到达上极板时的动能大小;(3)若撤去电场,粒子能飞出场区,求m 、v 0、q 、B 、l满足的关系;(4)若满足(3)中条件,粒子在场区运动的最长时间。
2、(1)U=l v 0B ;(2)E K =21m v 0221-qB l v 0;(3)mqBl v 40≤或mqBlv 450≥; (4)qBm π 3、两块板长为L=1.4m ,间距d=0.3m 水平放置的平行板,板间加有垂直于纸面向里,B=1.25T 的匀强磁场,如图所示,在两极板间加上如图所示电压,当t=0时,有一质量m=2⨯10-15Kg ,电量q=1⨯10-10C 带正电荷的粒子,以速度Vo=4×103m/s 从两极正中央沿与图28b q l板面平行的方向射入,不计重力的影响, (1)画出粒子在板间的运动轨迹 (2)求在两极板间运动的时间答案:(1) 见下图(2)两板间运动时间为 t=6.5⨯10-4s解析:本题主要考查带电粒子在电磁复合场中的匀速圆周运动和匀速直线运动。
第一个10-4s 有电场,洛伦兹力F=qE=5⨯10-7N (方向向下),f=qvB=5⨯10-7N(方向向上),粒子作匀速直线运动,位移为x=v o t=0.4m ;第二个10-4s 无电场时,做匀速圆周运动,其周期为T=qBmπ2=1⨯10-4s, 半径为 R=qBm v=6.4⨯10-2m<2d 不会碰到板,粒子可以转一周可知以后重复上述运动粒子可在磁场里作三个完整的圆周运动,其轨迹如图(2)直线运动知x L =4.04.1=3.5 由图像可得,粒子转了3周,所以 在两板间运动时间 T ’=3.5t+3T=6.5⨯10-4sBO(a)⨯10-4s 54 3 2 1(b) 图10-54、如图3-4-2所示的正交电磁场区,有两个质量相同、带同种电荷的带电粒子,电量分别为q a 、、q b ,它们沿水平方向以相同速率相对着直线穿过电磁场区,则( )A .它们若带负电,则 q a 、>q bB .它们若带负电,则 q a 、<q bC .它们若带正电,则 q a 、>q bD .它们若带正电,则q a 、<q b5、如图3-4-8所示,在xoy 竖直平面内,有沿+x 方向的匀强电场和垂直xoy 平面指向纸内的匀强磁场,匀强电场的场强E =12N/C ,匀强磁场的磁感应强度B =2T .一质量m =4×10-5㎏、电量q =2.5×10-5C 的带电微粒,在xoy 平面内作匀速直线运动,当它过原点O 时,匀强磁场撤去,经一段时间到达x 轴上P 点,求:P 点到原点O 的距离和微粒由O 到P 的运动时间.6、如图3-4-9所示,矩形管长为L ,宽为d ,高为h ,上下两平面是绝缘体,相距为d 的两个侧面为导体,并用粗导线MN 相连,令电阻率为ρ的水银充满管口,源源不断地流过该矩形管.若水银在管中流动的速度与加在管两端的压强差成正比,且当管的两端的压强差为p 时,水银的流速为v 0.今在矩形管所在的区域加一与管子的上下平面垂直的匀强磁场,磁感应强度为B (图中未画出).稳定后,试求水银在管子中的流速.7、如图3-4-10所示,两水平放置的金属板间存在一竖直方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,一质量为4m 带电量为-2q 的微粒b 正好悬浮在板间正中央O 点处,另一质量为m 的带电量为q 的微粒a ,从P 点以一水平速度v 0(v 0未知)进入两板间正好做匀速直线运动,中途与B 相碰.(1) 碰撞后a 和b 分开,分开后b 具有大小为0.3v 0的水平向右的速度,且电量为-q/2.分开后瞬间a 和b 的加速度为多大?分开后a 的速度大小如何变化?假如O 点左侧空间足够大,则分开后a 微粒运动轨迹的最高点和O 点的高度差为多少?(分开后两微粒间的相互作用的库仑力不计)(2) 若碰撞后a 、b 两微粒结为一体,最后以速度0.4 v 0从H 穿出,求H 点与O 点的高度差.8、在平行金属板间,有如图1-3-31所示的相互正交的匀强电场的匀强磁场.α粒子以速度v 0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,恰好a图3-4-2能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的答案有:A .不偏转B .向上偏转C .向下偏转D .向纸内或纸外偏转⑴若质子以速度v 0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向 射入时,将( A )⑵若电子以速度v 0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,将 ( A )⑶若质子以大于的v 0速度,沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中央射入,将( B )⑷若增大匀强磁场的磁感应强度,其它条件不变,电子以速度v 0沿垂直于电场和磁场的方向,从两板正中央射入时,将 ( C )9、电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图1-3-37所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c .流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电阻的两端连接,I 表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为 ( A ) A .)(a c bR B I ρ+ B .)(c b aR B I ρ+ C .(b a cR B I ρ+ D .(abc R B I ρ+2、匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力平衡时,带电粒子可以在洛伦兹力的作用下,在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。
无约束的圆周运动必为匀速圆周运动。
分析方法:先受力分析, 一般是洛伦兹力提供向心力,然后根据牛顿定律和匀速圆周运动知识,以及其他力平衡条件列方程求解。
1、 一带电液滴在如图3-13所示的正交的匀强电场和匀强磁场中运动.已知电场强度为E ,竖直向下;磁感强度为B ,垂直纸面向内.此液滴在垂直于磁场的竖直平面内做匀速圆周运动,轨道半径为R .问:(1)液滴运动速率多大?方向如何?(2)若液滴运动到最低点A 时分裂成两个液滴,其中一个在原运行方向上作匀速圆周运动,半径变为3R ,圆周最低点也是A ,则另一液滴将如何运动?1、(1)Eq=mg ,知液滴带负电,q=mg/E ,R m Bq 2υυ=,E BRg m BqR ==υ.(2)设半径为3R 的速率为v 1,则Rm q B 32/2211υ=,知υυ3331===E BgRm BqR ,由动量守恒,212121υυυm m m +=,得v 2=—v .则其半径为R Bqm Bq m r ==⋅=υυ2222/.2、如图1-3-33,在正交的匀强电磁场中有质量、电量都相同的两滴油.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 ( B ) A .以B 原速率的一半做匀速直线运动 B .以R /2为半径做匀速圆周运动图1-3-37C . R 为半径做匀速圆周运动D .做周期为B 原周期的一半的匀速圆周运动3、在真空中同时存在着竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场,如图1-3-39所示,有甲、乙两个均带负电的油滴,电量分别为q 1和q 2,甲原来静止在磁场中的A 点,乙在过A 点的竖直平面内做半径为r 的匀速圆周运动.如果乙在运动过程中与甲碰撞后结合成一体,仍做匀速圆周运动,轨迹如图所示,则碰撞后做匀速圆周运动的半径是多大?原来乙做圆周运动的轨迹是哪一段?假设甲、乙两油滴相互作用的电场力很小,可忽略不计.B q q v m m r )()(2121++=';DMA 是4、 如图1-3-41所示的空间,匀强电场的方向竖直向下,场强为E 1,匀强磁场的方向水平向外,磁感应强度为B .有两个带电小球A 和B 都能在垂直于磁场方向的同一竖直平面内做匀速圆周运动(两小球间的库仑力可忽略),运动轨迹如图。
已知两个带电小球A 和B 的质量关系为m A =3m B ,轨道半径为R A =3R B =9cm . (1) 试说明小球A 和B 带什么电,它们所带的电荷量之比q A : q A 等于多少?(2) 指出小球A 和B 的绕行方向?(3) 设带电小球A 和B 在图示位置P 处相碰撞,且碰撞后原先在小圆轨道上运动的带电小球B 恰好能沿大圆轨道运动,求带电小球A 碰撞后所做圆周运动的轨道半径(设碰撞时两个带电小球间电荷量不转移)。
都带负电荷,13q q B A =;都相同;cm R A 7='5、如图1-3-52甲所示,空间存在着彼此垂直周期性变化的匀强电场和匀强磁场,磁场和电场随时间变化分别如图中乙、丙所示(电场方向竖直向上为正,磁场方向垂直纸面水平向里为正),某时刻有一带电液滴从A 点以初速v 开始向右运动,图甲中虚线是液滴的运动轨迹(直线和半圆相切于A 、B 、C 、D 四点,图中E 0和B 0都属未知) (1) 此液滴带正电还是带负电?可能是什么时刻从A 点开始运动的?(2) 求液滴的运动速度和BC 之间的距离.1)、带正电,可能是s n 10)34(π-(n=1,2,3,…)(2)2m/s, 0.4m6、(18分)如图所示,半径R=0.8m 的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内,与长CD=2.0m 的绝缘水平面平滑连接,水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E=40N/C ,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B=1.0T ,方向垂直纸面向外。