2008高考物理第二轮复习:专题三 电场和磁场

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高考物理二轮复习专题三电场与磁场第二讲磁场的基本性质课件

高考物理二轮复习专题三电场与磁场第二讲磁场的基本性质课件

解析:由左手定则判断出 N 带正电荷,M 带负电荷,故 A 正 确;粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力 qvB=mvr2,半 径为:r=mqBv,在质量与电荷量大小相同的情况下,半径大说 明速率大,即 M 的速率大于 N 的速率,故 B 错误;洛伦兹力 不做功,故 C 错误;粒子在磁场中运动半周,即时间为周期 的一半,而周期为 T=2qπBm,与粒子运动的速度无关,所以 M 在磁场中的运动时间等于 N 的运动时间,故 D 错误。 答案:BCD
2.[多选](2017·全国卷Ⅱ)某同学自制的 简易电动机示意图如图所示。矩形线 圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的 两端分别从线圈的一组对边的中间位 置引出,并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间, 线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电池与 两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将 ( ) A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉
[夯基固本]
一、解题流程
[重点清障]
解题的难点是画出轨迹图,挖掘隐 含的几何关系,寻找轨迹半径 r 与磁场 宽度的几何关系。如图展示了最常用的 几何知识:粒子速度的偏向角 φ 等于圆 心角 α,且等于 AB 弦与切线的夹角(弦 切角 θ)的 2 倍,即 φ=α=2θ=ωt。相对的弦切角(θ)相等, 与相邻的弦切角(β)互补,θ+β=180°。
第二讲
磁场的基本性质
“磁场的基本性质”学前诊断 点击链接
考点一 磁场对电流的作用力
本考点是对磁场及安培力知识的考查,常涉及磁场的叠 加、安培定则(如诊断卷第 1 题),特别是涉及左手定则、安培 力的平衡和运动问题(如诊断卷第 2、3 题)考查相对Hale Waihona Puke 多,试 题难度中等,建议考生自学为主

高三物理二轮复习专题课件精编:专题三 第2课时 电场和磁场中的曲线运动 (36页)

高三物理二轮复习专题课件精编:专题三 第2课时 电场和磁场中的曲线运动 (36页)

热点题型例析
专题二 第1课时
以题说法
本 课 时 栏 目 开 关
解图象类问题的关键在于将图象与物理过程对应
起来,通过图象的坐标轴、关键点、斜率、面积等信息,对运 动过程进行分析,从而解决问题.
热点题型例析
专题二 第1课时
(2013· 四川· 6)甲、乙两物体在 t=0 时刻经过同一
位置沿 x 轴运动,其 v-t 图象如图 2 所示,则
知识方法聚焦
专题二 第1课时
第1课时
动力学观点在力学中的应用
本 课 时 1.物体或带电粒子做匀变速直线运动的条件是: 物体所受合 栏 目 力为恒力,且与速度方向共线 . 开 关
知识方法聚焦
专题二 第1课时
2.匀变速直线运动的基本规律为 速度公式:v= v0+at 1 2 v0t+2at 位移公式:x=
以题说法
解决此类问题必须熟练掌握运动学的基本规律和
推论(即五个关系式).对于匀减速直线运动还要会灵活运用逆 向思维法.对于追及相遇问题要能分别清晰地分析两物体的运 动过程,能找出空间和时间的关系等.
热点题型例析
专题二 第1课时
一物体以某一初速度在粗糙的水平面上做匀减
速直线运动,最后停下来,若此物体在最初 5 s 内通过的路程 与最后 5 s 通过的路程之比为 9∶5,求此物体一共运动了多少 时间?
答案 7 s
热点题型例析
题型 4 例4
专题二 第1课时
应用动力学方法分析传送带问题 1 (16 分)如图 5 所示, 竖直固定的 光滑圆弧轨道 AB 半径 4
R=1.25 m,BC 为水平传送带与 a、b 两驱动轮的切点,AB 与
本 课 时 栏 目 开 关
BC 水平相切于 B 点 ( 未连接 , 圆弧轨道不影响传送带运 动).一质量为 m=3 kg 的小滑块,从 A 点由静止滑下,当 传送带静止时,滑块恰好能滑到 C 点.已知 a、b 两轮半径 均为 r=0.4 m 且两轮与传送带间不打滑, 滑块与传送带间的 动摩擦因数 μ=0.1,取 g=10 m/s2.问:

高考物理二轮复习 专题突破篇 3.2 电场和磁场课件

高考物理二轮复习 专题突破篇 3.2 电场和磁场课件

3.(2015·长春质量检测)如图所示,在 x 轴上方有垂直于 xOy 平面向外的足够大匀强磁场(图中没有画出该磁场),一个质量为 m、电荷量为 q(q>0)的粒子,在 P 点以速率 v 沿与 x 轴成某一角 度射入磁场,然后粒子从 Q 点离开磁场,P 点与 Q 点关于 y 轴 对称且相距为 2a,其中 a=2mBvq(B 为磁感应强度,大小未知,不 计粒子重力的影响).
2.作带电粒子运动轨迹时的几个要点 (1)四个点:分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度 直线与出射速度直线的交点. (2)六条线:圆弧两端点所在的轨迹半径、入射速度直线和 出射速度直线、入射点与出射点的连线、圆心与两条速度直线交 点的连线,前面四条边构成一个四边形,后面两条为对角线. (3)三个角:速度偏转角、圆心角、弦切角,其中偏转角等 于圆心角,也等于弦切角的两倍.
(3)特点:由于 F 始终垂直于 v 的方向,故洛伦兹力永不做 功.
2.带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)若 v∥B,带电粒子以速度 v 做匀速直线运动,此情况下 洛伦兹力等于零. (2)若 v⊥B,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度 做匀速圆周运动. ①向心力由洛伦兹力提供,qvB=mvR2;
[题组突破] 1.(2015·全国理综Ⅰ)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大 小不同、方向平行.一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒 子(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的 () A.轨道半径减小,角速度增大 B.轨道半径减小,角速度减小 C.轨道半径增大,角速度增大 D.轨道半径增大,角速度减小 答案:D
②轨道半径 R=mqBv; ③周期:T=2πvR=2qπBm. 二、方法必备 1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法 (1)圆心的确定:

高考物理二轮总复习课后习题专题3 电场与磁场 专题分层突破练9 带电粒子在复合场中的运动 (2)

高考物理二轮总复习课后习题专题3 电场与磁场 专题分层突破练9 带电粒子在复合场中的运动 (2)

专题分层突破练9 带电粒子在复合场中的运动A组1.(多选)如图所示为一磁流体发电机的原理示意图,上、下两块金属板M、N水平放置且浸没在海水里,金属板面积均为S=1×103m2,板间距离d=100 m,海水的电阻率ρ=0.25 Ω·m。

在金属板之间加一匀强磁场,磁感应强度B=0.1 T,方向由南向北,海水从东向西以速度v=5 m/s流过两金属板之间,将在两板之间形成电势差。

下列说法正确的是( )A.达到稳定状态时,金属板M的电势较高B.由金属板和流动海水所构成的电源的电动势E=25 V,内阻r=0.025 ΩC.若用此发电装置给一电阻为20 Ω的航标灯供电,则在8 h内航标灯所消耗的电能约为3.6×106JD.若磁流体发电机对外供电的电流恒为I,则Δt时间内磁流体发电机内部有电荷量为IΔt的正、负离子偏转到极板2.(重庆八中模拟)质谱仪可用于分析同位素,其结构示意图如图所示。

一群质量数分别为40和46的正二价钙离子经电场加速后(初速度忽略不计),接着进入匀强磁场中,最后打在底片上,实际加速电压U通常不是恒定值,而是有一定范围,若加速电压取值范围是(U-ΔU,U+ΔU),两种离子打在底的值约为片上的区域恰好不重叠,不计离子的重力和相互作用,则ΔUU( )A.0.07B.0.10C.0.14D.0.173.在第一象限(含坐标轴)内有垂直xOy平面周期性变化的均匀磁场,规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正方向,磁场变化规律如图所示,磁感应强度的大小为B0,变化周期为T0。

某一带正电的粒子质量为m、电荷量为q,在t=0时从O点沿x轴正方向射入磁场中并只在第一象限内运动,若要求粒子在t=T0时距x轴最远,则B0= 。

4.(福建龙岩一模)如图所示,在xOy平面(纸面)内,x>0区域存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,第三象限存在方向沿、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),以大小为v、方向与y轴正方向夹角θ=60°的速度沿纸面从坐标为(0,√3L)的P1点进入磁场中,然后从坐标为(0,-√3L)的P2点进入电场区域,最后从x轴上的P3点(图中未画出)垂直于x轴射出电场。

高三物理二轮复习专题课件精编:专题三 第2课时 电场和磁场中的曲线运动

高三物理二轮复习专题课件精编:专题三 第2课时 电场和磁场中的曲线运动
mv 2πm 功.其半径 R= qB ,周期 T= qB .
知识方法聚焦
专题三 第2课时
1.带电粒子在电场和磁场的组合场中运动时,一般是 类平抛 运动和匀速圆周 运动的组合, 可以先分别研究这两种运动, 而 类平抛 运动的末速度往往是 匀速圆周 运动的线速度,
本 课 速度 是解决此类问题的关键. 分析运动过程中转折点的 时 栏 2. 本部分内容通常应用 运动的合成与分解 的方法、 功能关系 目 开 和圆周运动的知识解决问题. 关
由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用, 只有动能与电势 能之间的相互转化,则带电粒子的动能与电势能之和不变,故 C 错误;
热点题型例析
专题三 第2课时
根据物体做曲线运动的轨迹与速度、 合外力的关系可知, 带电 粒子在 R 点处所受电场力的方向为沿电场线向右,又由于该 粒子带负电,则 R 点处电场的方向应该向左,根据等势面与 电场线的关系可得 R、Q 两点处电势的关系为 φR>φQ,根据电
热点题型例析
专题三 第2课时
vP 2 解析 物块恰好通过 P 点,则在 P 点有 mg=m R ,物块从 M 1 1 2 到 P 由动能定理得 qER-2mgR= mvP - mvM2,联立解得 2 2 vM=3 m/s,选项 A 错误;
本 课 时 栏 目 开 关
设物块在半圆轨道中点时的速度大小为 v,由动能定理得 qER v2 1 2 1 2 -mgR=2mv -2mvM,又 FN-qE=m R 、FN′=FN,联立解得 压力大小为 FN′=16 N,选项 B 错误; 物块由 M 向 N 运动的过程中速率先增大后减小, 选项 C 错误; 1 物块从 A 到 M 由动能定理得(qE-μmg)l=2mvM2-0,解得 l=

高三物理二轮复习专题三电场和磁场

高三物理二轮复习专题三电场和磁场

注g 识网络构建«通过场的类比(电场与重力场类比、电场与磁场的类比),形象理解电场的性质,掌握电场力和洛伦兹力的特性;•围绕两大性质,理顺电场中基本概念的相互联系;•熟知两大定则(安培定则和左手定则),准确判定磁场及磁场力的方向;•认识两类偏转模型(类平抛和圆周运动),掌握带电粒子在场中的运动性质、规律和分析 处理方法.第6讲带电粒子在电场中的运动1. [2015 •全国卷I ]如图 6-1所示,直线a 、b 和c 、d 是处于匀强电场中的两组平行线,A. 直线a 位于某一等势面内,$ M > QB.直线c 位于某一等势面内,$ M >^ N1—►运动电荷的豈力情况 ■>应用实例①仅在电场柞用下 ,②仅在磴场柞用下 ③征規合场的作用下① 示波管 ② 虫线加速器 ③ 回碇加速器 ④ 速度选禅器 ⑤ 质谱仪⑥ 磁流休发电机 ⑦ 涨尔效应 ⑧ 泡碗流园计 运动电荷的运动性质 0自线运动 ② 类平抛运动③ 恻周运动④ 一般曲线运动性质——> 磁感应强度应—* 带电m .l j-在场屮的运动\-詐止M N 、P 、Q 是它们的交点,四点处的电势分别为 N 点和P 点的过程中,电场力所做的负功相等,则M、$ P 、$ Q.—电子由M 点分别运动至U( )啟容(定义如务决定式心珞)磁感线、隧通竝如酩对通电线圈产学力期C. 若电子由M 点运动到Q 点,电场力做正功D. 若电子由P 点运动到Q 点,电场力做负功【考题定位】•难度等级:容易出题角度:本题考查了考生对电场能的性质的理解,要求考生掌握匀强电场的电场强度 与电势差的关系.2. [2015 •全国卷H ]如图6-2所示,两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间 从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态•现将两板绕过 旋转45°,再由a 点从静止释放一同样的微粒,该微粒将(A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动【考题定位】•难度等级:容易•岀题角度:本题考查了力电综合的力与运动关系问题,涉及平行板电容中电场特点、牛 顿运动定律的应用等考点.考点一电场的性质O 如图6-4所示,半径为 R 的水平绝缘圆盘可绕竖直轴00转动,水平虚线 AB CD 互 相垂直,一电荷量为+ q 的可视为质点的小物块置于距转轴r 处,空间有方向由 A 指向B 的匀强电场.当圆盘匀速转动时,小物块相对圆盘始终静止.小物块转动到位置I (虚线 受到的摩擦力为零,转动到位置H (虚线CD 上)时受到的摩擦力为 求:(1) 圆盘边缘两点间电势差的最大值;(2) 小物块由位置I 转动到位置H 克服摩擦力做的功.导思① 小物块分别转动到位置I 、位置n 时由哪些力提供向心力?② 小物块由位置I 转动到位置n 电场力做了多少功?克服摩擦力做了多少功? 归纳1 .电场力:电场对放入其中的电荷有力的作用,电场力的大小和方向由电场强度和电荷a 点a 点的轴(垂直于纸面)逆时针 )AB 上)时f. | -------------- r共同决定,大小为 F = qE ,正电荷所受的电场力方向与电场方向相同.2.电势能:电势能是标量,电场中电荷的电势能与电势的高低及电荷所带的电荷量及电 性有关,即E p = q $,而电场力做的功等于电势能变化的相反数,即W= qU =- △ E P .变式1 (多选)图6-5是某空间部分电场线分布图,在电场中取一点 周上有M Q N三个点, 下列说法正确的是(变式2 (多选)如图6-6所示,图中五点均在匀强电场中,它们刚好是一个半径为 R = m的圆的四个等分点和圆心.b 、c 、d 三点的电势如图所示•已知电场线与圆所在的平面平行,关于等分点a 处和圆心0处的电势及电场强度,下列描述正确的是A. a 点的电势为4 VB. O 点的电势为 5 VC. 电场强度方向由 O 点指向b 点D.电场强度的大小为 10 ,:5 W m考点二带电粒子在电场中的加速和偏转为e 的电子静止在竖直放置的平行金属板的 A 点,经电压U b 加速后通过B 点进入两板间距为 d电压为U 的水平放置的平行金属板间,若电子从两块水平平行板的正中间射入,且最后电子刚 好能从右侧的两块平行金属板间穿岀,求:(1) 电子通过B 点时的速度大小; (2) 右侧平行金属板的长度;(3) 电子穿岀右侧平行金属板时的动能.导思0,以0为圆心的圆 连线MONf 直电场线重合,连线 0Q 垂直于MON. Jk X J)A. M 点的场强大于 N 点的场强B. 0点的电势等于Q 点的电势C. 将一负点电荷由 M 点移到Q 点,电荷的电势能增加D. 一静止的正点电荷只受电场力作用能从 Q 点沿圆周运动至 N 点2图6-7为两组平行金属板,一组竖直放置,一组水平放置,今有 质量为m 电荷量 )①电子通过A、B做什么运动?怎样计算电子在B点的速度?②电子在两块水平平行金属板间做什么运动?水平位移和竖直位移分别满足什么关系?③电子在运动过程中,电场力一共 做了多少功?归纳1 •带电粒子在电场中的加速可以应用牛顿运动定律结合匀变速直线运动的公式求解,也 12 1 2可应用动能定理 qU = -m\2- qmv 求解,其中U 为带电粒子初、末位置之间的电势差.2.带电粒子在电场中的偏转带电粒子在匀强电场中做匀变速曲线运动,属类平抛运动,要应用运动的合成与分解的方 法求解,冋时要注意:(1)明确电场力的方向,确定带电粒子到底向哪个方向偏转;(2)借助画岀的运动示意图寻找几何关系或题目中的隐含关系•带电粒子在电场中的运动可从动力学、能 量等多个角度来分析和求解.考点三 带电体在电场中的运动□3 [2015 •四川卷]如图6-8所示,粗糙、绝缘的直轨道OB 固定在水平桌面上, B 端与桌面边缘对齐,A 是轨道上一点,过 A 点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小 E =X 106 2C 、方向水平向右的匀强电场•带负电的小物体 P 电荷量是x 10-6 C,质量n = kg ,与轨道间动摩擦因数 卩=,P 从O 点由静止开始向右运动,经过 S 到达A 点,到达B 点时速度是5 ms ,到达空间D 点时速度与竖直方向的夹角为a,且tan a=,P 在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F 作用,F 大小与P 的速率v 的关系如下表所示. P 视为质点,电荷量保持不变,忽略空气阻力,g 取10 ms 2.求:(1) 小物体P 从开始运动至速率为 2 ms 所用的时间; ⑵ 小物体P 从A 运动至D 的过程,电场力做的功.归纳带电体通常是指需要考虑重力的物体,如带电小球、带电液滴、带电尘埃等•带电体在电-1v/( m- s )0< v <22<v<5 v >5 F/N263场中运动的研究方法与力学综合题的分析方法相近,一般应用牛顿运动定律、运动学规律、动 能定理和能量守恒定律求解•当带电体同时受重力和电场力时,可以应用等效场的观点处理.量为m 电荷量为+ q 的光滑绝缘小球从底边BC 长为L 、倾角为53°的直角三角形斜面顶端A点由静止开始下滑,运动到斜面底端 C 点后进入一竖直半圆形细圆管内画 如图6-11甲所示,一对平行金属板 M N 长为L ,相距为d ,OO 为中轴线•当两板间加电压U M N = U O 时,两板间为匀强电场,忽略两极板外的电场,某种带负电的粒子从O 点以速度V 0沿OO 方向射入电场,粒子恰好打在上极板M 的中点,粒子重力忽略不计.q(1) 求带电粒子的比荷 ;变式1如图6-9所示,CD 左侧存在场强大小E =罟、方向水平向左的匀强电场,一个质略的光滑圆弧,圆管内径略大于小球直径,半圆直径CD 在竖直线上),恰能到达细圆管最高点D 点,随后从D 点离开后落回斜面上某点P.(重力加速度为g ,(1) 小球到达C 点时的速度; (2) 小球从D 点运动到P 点的时间t.Sin 53 ° = , cos 53 °=求:变式2如图6-10所示,空间有一水平向右的匀强电场,半径为 r 的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,0是圆心,AB 是竖直方向的直径•一质量为 m 电荷量为+ q 的小球套在圆环上,并静止在P 点,且OP 与竖直方向的夹角0= 37°.不计空气阻力 O— — O=,cos 37 =.(1) 求电场强度E 的大小;(2) 要使小球从P 点岀发能做完整的圆周运动,求小球初速度已知重力加速度为g, sin 37v 应满足的条件.(C 处为一小段长度可忽一L T 2T (2) 若MN间加如图乙所示的交变电压,其周期T一,从t= 0开始,前;内U M N= 2U,后石V o 3 3 内U M F- U,大量的上述粒子仍然以速度V o沿OO方向持续射入电场,最终所有粒子恰好能全部离开电场而不打在极板上,求U的值.图6-11导思①MN间加交变电压后,粒子在水平方向做什么运动?运动时间是多少?② MN 间加交变电压后,粒子在竖直方向做什么运动?可以分成几个阶段?每阶段的加速度是多少?归纳交变电场中粒子的运动往往属于运动的多过程问题,关键是搞清楚电场力或加速度随时间变化的规律,进而分析速度的变化规律,通过绘制v-t图像来分析运动过程比较直观简便.【真题模型再现】平行板电容器中带电粒子的运动(续表)【真题模型再现】平行板电容器中带电粒子的运动2015 •全国卷H带电粒子在电场中的动力学问题【模型核心归纳】带电体在平行板电容器间的运动,实际上就是在电场力作用下的力电综合问题,依然需要根据力 学解题思路求解,解题过程要遵从以下基本步骤:(1)确定研究对象(是单个研究对象还是物体组 );(2) 进行受力分析(分析研究对象所受的全部外力,包括电场力•其中电子、质子、正负离子等基 本微观粒子在没有明确指岀或暗示时一般不计重力,而带电油滴、带电小球、带电尘埃等宏观带 电体一般要考虑其重力);(3) 进行运动分析(分析研究对象所处的运动环境是否存在束缚条件,并根据研究对象的受力情况确定其运动性质和运动过程);(4) 建立物理等式(由平衡条件或牛顿第二定律结合运动学规律求解,对于涉及能量的问题,一般 用动能定理或能量守恒定律列方程求解后例 在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两极板间距为d ,当平行板电容器的电压为 U o 时,油滴保持静止状态,如图 6-12所示•当给电容器突然充电2015 •山东卷带电体在变化电场中运动使其电压增加 △ U i ,油滴开始向上运动;经时间 △ t 后,电容器突然放电使其电压减少 △ lb ,又经过时间△ t ,油滴恰好回到原来位置•假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的 过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计,重力加速度为g.试求:(1) 带电油滴所带电荷量与质量之比;(2) 第一个△ t 与第二个△ t 时间内油滴运动的加速度大小之比; (3) △ U i 与厶U 2之比.展 如图6-13所示,A B 为平行金属板,两板相距为d ,分别与电源两极相连,两板的中央各有一小孔 M 和N.今有一带电质点,自 A 板上方相距为d 的P 点由静止自由下落(P 、M N 在同一竖直线上),空气阻力忽略不计,到达 N 孔时速度恰好为零,然后沿原路返回•若保持两极板间的电压不变,则不正确的是第7讲 带电粒子在磁场及复合场中的运动1 .(多选)[2014 •新课标全国卷H ]图 7-1为某磁谱仪部分构件的示意图•图中,永磁铁A. 把A 板向上平移一小段距离,质点自B. 把A 板向下平移一小段距离,质点自C. 把B 板向上平移一小段距离,质点自D. 把B 板向下平移一小段距离,质点自P 点自由下落后仍能返回 P 点自由下落后将穿过 N 孔继续下落P 点自由下落后仍能返回 P 点自由下落后将穿过N 孔继续下落 图 6-13提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹•宇宙射线中有大量的电 子、正电子和质子•当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列说法正确的是( )图7-1A. 电子与正电子的偏转方向一定不同B. 电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C. 仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D. 粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小【考题定位】•难度等级:中等•出题角度:本题主要考查学生对左手定则、带电粒子在匀强磁场中运动规律的掌握情况2. [2015 •全国卷I ]两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行.一速度方(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒B.轨道半径减小,角速度减小D.轨道半径增大,角速度减小♦难度等级:容易•出题角度:本题主要考查学生对带电粒子在匀强磁场中运动结论的掌握情况,属于较简 单题目.3 .(多选)[2015 •全国卷H ]两个匀强磁场区域I 和的磁感应强度是H 的k 倍,两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与I 中运动的电子相比,H 中的电子( )A.运动轨迹的半径是I 中的 k 倍 B. 加速度的大小是I 中的 k 倍 C.做圆周运动的周期是I 中的 k 倍D. 做圆周运动的角速度与I 中的相等【考题定位】难度等级:容易•出题角度:本题主要考查学生对带电粒子在匀强磁场中运动规律的掌握情况,考查了应 用牛顿运动定律、圆周运动的规律解决物理问题的能力.考点一 通电导体在磁场中的安培力问题Gl [2015 •重庆卷]音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.图7-2是 某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L ,向与磁感应强度方向垂直的带电粒子 子的()A.轨道半径减小,角速度增大 C.轨道半径增大,角速度增大【考题定位】匝数为n,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B ,区域外的磁场忽略不计•线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两 边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从 P 流向Q ,大小为I.(1) 求此时线圈所受安培力的大小和方向.⑵若此时线圈水平向右运动的速度大小为v ,求安培力的功率.导思①单根通电直导线垂直磁场放置,安培力的大小、方向如何? n 根呢?②安培力的功率与哪些因素有关?归纳安培力与动力学综合问题已成为高考的热点,解决这类问题的关键是把电磁学问题力学 化,把立体图转化为平面图,即画岀平面受力分析图,其中安培力的方向切忌跟着感觉走,要 用左手定则来判断,注意 F 安丄B F 安丄I.其次是选用牛顿第二定律或平衡条件建立方程解题.变式 如图7-3所示,一劲度系数为 k 的轻质弹簧下面挂有匝数为 n 的矩形线框边长为 丨,线框的下半部分处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向垂直线框平面向里•线框中通以电流I ,方向如图所示,开始时线框处于平衡状态,弹簧处于伸长状态•令磁场反向,磁感应 强度的大小仍为 B ,线框达到新的平衡•则在此过程中线框位移的大小△ x 及方向是( )考点二带电粒子在有界磁场中的运动C J 2如图7-4所示,在xOy 平面内以0为圆心、R )为半径的圆形区域I 内有垂直于纸面向 外、磁感应强度为 B 1的匀强磁场.一质量为m 带电荷量为+ q 的粒子以速度 v o 从A(R 0, 0)点沿x 轴负方向射入区域I,经过 P(0 , R ))点,沿y 轴正方向进入同心环形区域为使粒子经 过区域H 后能从 Q 点回到区域I,需在区域H 内加一垂直于纸面向里、磁感应强度为 R 的匀强磁场•已知 OQ 与x 轴负方向成30°角,不计粒子重力•求:」 ¥ "if vP 11 \r. 1 孤1.* 'L: 二曲、1A. △ x = 2nI^,方向向上B. △ x = 2nI ^,方向向下C.D. △ x =,方向向下k⑴区域I中磁感应强度B i的大小;(2) 环形区域H的外圆半径R的最小值;(3) 粒子从A点岀发到再次经过A点所用的最短时间.导思①粒子以速度v o从A到P,经过P点的速度方向如何?②粒子在区域H从P到Q,圆心角是多少?③粒子从A点岀发到再次经过A点,经过哪些圆弧?圆心角分别为多少?归纳解答带电粒子在匀强磁场中运动的关键是画粒子运动轨迹的示意图,确定圆心、半径及圆心角•此类问题的解题思路是:(1) 画轨迹:即确定圆心,用几何方法求半径并画岀运动轨迹(2) 找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角度与圆心角、入射方向、岀射方向相联系,在磁场中运动的时间与周期相联系.(3) 用规律:即牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是周期公式和半径公式.变式1如图7-5所示,横截面为正方形abed的有界匀强磁场的磁场方向垂直纸面向里. 一束电子以大小不同、方向垂直ad边界的速度飞入该磁场•对于从不同边界射岀的电子,下列判断不正确的是()图7-5A. 从ad边射岀的电子在磁场中运动的时间都相等B. 从e点离开的电子在磁场中运动时间最长C. 电子在磁场中运动的速度偏转角最大为n t f-D. 从be边射岀的电子的速度一定大于从ad边射岀的电子的速度变式2 (多选)如图7-6所示,ab是匀强磁场的边界,质子(1b)和a粒子(2He)先后从e点射入磁场,初速度方向与ab边界的夹角均为45 °,并都到达d点•不计空气阻力和粒子间的作用•关于两粒子在磁场中的运动,下列说法正确的是()图7-6A.质子和a粒子运动轨迹相同B.质子和a粒子运动动能相同C. 质子和a粒子运动速率相同D.质子和a粒子运动时间相同考点三带电粒子在复合场中的运动□3 [2015 •福建卷]如图7-7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VW;(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V D,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V P.【规范步骤】[解析](1)小滑块沿MN运动过程,水平方向受力满足qvB + N= qE小滑块在C点离开MN时,有N= 0解得V C=E.B(2)由动能定理,有______________________________________________________解得 ______________________________________________ .(3)如图7-8所示,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 '归纳带电粒子在复合场中常见的运动形式:①当带电粒子在复合场中所受的合力为零时,粒子处于静止或匀速直线运动状态;②当带 电粒子所受的合力大小恒定且提供向心力时,粒子做匀速圆周运动;③当带电粒子所受的合力 变化且与速度方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动.如果带电粒子做曲线运动,则需要根据功能关系求解,需要注意的是洛伦兹力始终不做功.□4如图7-9所示,直线 MN 上方有平行于纸面且与 MN 成45°角的有界匀强电场,电场 强度大小未知; MN T方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场,磁感应强度大小为 B.今从MN 上的0点向磁场中射入一个速度大小为 v 、方向与 MN 成45角的带正电粒子,该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R.若该粒子从0点岀发记为第一次经过直线MN 而第五次经过直线 MN 时恰好又通过 0点•不计粒子的重力•求:(1) 电场强度的大小;(2) 该粒子再次从 0点进入磁场后,运动轨道的半径;⑶ 该粒子从0点岀发到再次回到 0点所需的时间.导思①粒子从0点岀发到第五次经过直线 MN 经过哪些运动过程,分别做什么运动?②粒子第 四次经过直线MN,进入电场,沿电场线和垂直电场线方向分别做什么运动?其位移分别是多 少?③粒子再次从 0点进入磁场后,运动的速度是多少?归纳电场(或磁场)与磁场各位于一定的区域内并不重叠,或在同一区域电场与磁场交替岀现,2qE 2—+ gm 0且 v P = v D + g ' 2t 2解得 _______________________________________这种情景就是组合场•粒子在某一场中运动时,通常只受该场对粒子的作用力.其处理方法一般为:①分析带电粒子在各场中的受力情况和运动情况,一般在电场中做直线运动或类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动;②正确地画岀粒子的运动轨迹图,在画图的基础上注意运用几何知识寻找关系;③注意确定粒子在组合场交界位置处的速度大小与方向,该速度是联系两种运动的桥梁.【真题模型再现】带电粒子在电磁场中运动的科技应用2013 •重庆卷霍尔效应原理2015 •浙江卷回旋加速器引出离子问题2014 •浙江卷离子推进器2014 •福建卷电磁驱动原理2015 •重庆卷回旋加速器原理2015 •江苏卷质谱仪(续表)【模型核心归纳】 带电粒子在电场、磁场中的运动与现代科技密切相关,应重视以科学技术的具体问题为背景的考题. 涉及带电粒子在复合场中运动的科技应用主要是速度选择器 、磁流体发电机、电磁流量计、质谱仪等, 对应原理如下: 装置名称 装置图示 原理及结论粒子经加速电场加速后得到一定的速度 v o ,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,若 E 使粒子沿直线从右边孔中射岀 ,则有qv o B = qE 即v o速度选 择器 磁流体 发电机 电磁流 量计 质谱仪 霍尔效 应 1FX qtji x故若v = V o = B ,粒子必做匀速直线运动,与粒子电荷量、电性、质量均无关.若 v V ,电场力大,粒子向电场力B方向偏,电场力做正功,动能增加•若v > B ,洛伦兹力 大,粒子向洛伦兹力方向偏,电场力做负功,动能减少正、负离子(等离子体)高速喷入偏转磁场中,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场强向下的电场,两板间形成一定qU的电势差•当qvB时,电势差达到稳定,U = dvB ,这就相当于一个可以对外供电的电源一圆形导管直径为 d ,用非磁性材料制成,其中有可以 (正、负离 b 间出现电势差.当 由 Bqv = Eq =n Ud4B导电的液体向左流动.导电液体中的自由电荷 子)在洛伦兹力作用下纵向偏转,a 、自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时,岁,可得v =吕,则流量Q= Sv =选择器中 荷m =爲v = B ;偏转场中d = 2r ,qvB 2 =巴,解得比B i r质量m =臼曇1作用:主要用于测量粒子的质量、比荷,研究同位素在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体,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 直的方向上出现了电势差,这种现象称为霍尔效应□例[2015 •浙江卷]使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引岀,离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等•质量为m速度为v的离子在回旋加速器内旋转,旋转轨道是半径为r的圆,圆心在O点,轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度为 B.为引岀离子束,使用磁屏蔽通道法设计引岀器•引岀器原理如图7-10所示,一对圆弧形金属板组成弧形引出通道,通道的圆心位于O点(O'点图中未画出)•引出离子时,令引出通道内磁场的磁感应强度降低,从而使离子从P点进入通道,沿通道中心线从Q点射岀•已知OQ长度为L,OQ与OP的夹角为0.(1) 求离子的电荷量q并判断其正负;(2) 离子从P点进入,Q点射岀,通道内匀强磁场的磁感应强度应降为B',求B';(3) 换用静电偏转法引出离子束,维持通道内的原有磁感应强度B不变,在内外金属板间加直流电压,两板间产生径向电场,忽略边缘效应•为使离子仍从P点进入,Q点射岀,求通道内引岀轨迹处电场强度E的方向和大小.图7-10。

高三物理二轮复习专题三电场和磁场

高三物理二轮复习专题三电场和磁场

专题三电场和磁场通过对近3年高考试题的分析可以看出,高考对电场和磁场的考查主要有以下3个部分:1.电场部分:以带电粒子运动轨迹与电场线或等势面间的关系为核心,考查电场的力性质和能性质,带电粒子在匀强电场中的加速、偏转为考查重点,兼顾带电粒子在非匀强电场中的偏转轨迹分析。

2.磁场部分:以考查带电粒子在磁场中的圆周运动为主,其次是通电导线在磁场中受安培力作用问题。

3.综合部分:带电粒子在复合场中的运动问题和临界问题是考查的重点,并应关注在生产科技中的应用。

[备考·应试指导]命题预测2016年高考,可能在四个方面命题:一是电场的性质;二是带电粒子在电场中的运动,三是磁场对通电导体的作用力;四是带电粒子在磁场中的运动,选择题型一般难度中等,计算题型难度中等以上。

备考对策1.熟悉各种电场的电场线、等势面分布特点,运用动力学方法、功能关系解决粒子的运动轨迹和能量变化问题。

2.对于带电粒子在电场、磁场和复合场中的运动问题,要善于联系力学中的运动模型(类平抛运动和匀速圆周运动),从受力情况、运动规律、能量转化等角度分析,综合运用动力学方法和功能关系加以解决。

3.了解速度选择器、质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机等构造,明确它们的工作原理。

考点1 电场的性质 : 本考点是高考热点,题型为选择题,考向如下:(1)电场的叠加。

(2)等量电荷或不等量电荷的电场的分布与电场强度、电势、电势能的大小比较。

(3)电场力做功与电势能的改变之间的关系。

电场中的各个物理量形成及相互转化关系1.[多选](2015·威海模拟)如图所示,水平线上的O点放置一点电荷,图中画出电荷周围对称分布的几条电场线。

以水平线上的某点O′为圆心画一个圆,与电场线分别相交于a、b、c、d、e,则下列说法正确的是( )A.b、e两点的电场强度相同B.a点电势低于c点电势C.b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差D.电子沿圆周由d到b,电场力做正功[解析] 电场强度是矢量,由题图看出,b、e两点电场强度的大小相等,但方向不同,A错误;根据沿着电场线电势逐渐降低可知,离点电荷O越远,电势越低,故a点电势低于c点电势,故B正确;根据对称性可知,b、c两点间电势差与e、d两点间电势差相等,故C正确;d点电势高于b点电势,由E p=qφ=-eφ,则知电子在d点的电势能小于在b点的电势能,根据功能关系可知,电子沿圆周由d到b,电场力做负功,故D错误。

高考物理二轮复习专题三电场与磁场(PPT版)PPT

高考物理二轮复习专题三电场与磁场(PPT版)PPT
专题三 电场和磁场
一、电场
1.库仑定律:F=
k
Q1Q2 r2
(真空中的点电荷)。
2.电场强度的表达式:(1)定义式:E=
F q
;(2)点电荷:E=
kQ r2
;(3)匀强电场E=
U d

3.几种典型电场的电场线(如图所示)
4.电势差和电势的关系:UAB=φA-φB或UBA=φB-φA。 5.电场力做功的计算:(1)普遍适用:W=qU; (2)匀强电场:W=Edq。
解析 断开开关,因电容器静止,故A项错误;极板间距增大,由E=U ,可知场强减小,电场
d
力减小,则粒子向下运动,故B项正确;将电容器的上极板水平向右平移少许, 极板正对面积减小,但极板间距不变,则场强和电场力均不改变,故C项错误; 因电容器与电源串联,则电容器两端电压与电源电动势相等,改变电阻箱阻 值,并不会改变电容器电压,所以粒子仍静止,故D项错误。
d
典例2 (2020江苏如皋中学、徐州一中、宿迁中学三校联考)如图所示,平行 板电容器C通过电阻箱R与恒压电源E连接,开关S闭合时一带电粒子刚好静 止在水平放置的两板中央,若使粒子向下运动,以下说法正确的是 ( B ) A.断开开关 B.将板间距增大 C.将电容器的上极板水平向右平移少许 D.增大电阻箱R的阻值
解析 由粒子运动轨迹可知,M受到的是吸引力,N受到的是排斥力,由于 O点的电荷带正电,所以M带负电荷,N带正电荷,选项A正确;M从a点运动到b 点,库仑力做负功,根据动能定理可知,M的动能减小,所以M在b点的动能小于 它在a点的动能,选项B正确;d点和e点处在同一等势面上,则N在d点的电势能 等于它在e点的电势能,选项C正确;N受到排斥力,在从c点运动到d点的过程中 库仑斥力做正功,选项D错误。

2008届高考第二轮复习专题(3)(物理-电场和磁场)

2008届高考第二轮复习专题(3)(物理-电场和磁场)

专题三 电场和磁场【方法归纳】一、场强、电势的概念 1、电场强度E①定义:放入电场中某点的电荷受的电场力F 与它的电量q 的比值叫做该点的电场强度。

②数学表达式:q F E/=,单位:m V /③电场强度E 是矢量,规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度的方向⑤比较电场中两点的电场强度的大小的方法:由于场强是矢量。

比较电场强度的大小应比较其绝对值的大小,绝对值大的场强就大,绝对值小的场强就小。

Ⅰ在同一电场分布图上,观察电场线的疏密程度,电场线分布相对密集处,场强较大;电场较大;电场线分布相对稀疏处,场强较小。

Ⅱ形成电场的电荷为点电荷时,由点电荷场强公式2r kQ E =可知,电场中距这个点电荷Q 较近的点的场强比距这个点电荷Q 较远的点的场强大。

Ⅲ匀强电场场强处处相等Ⅳ等势面密集处场强大,等势面稀疏处场强小 2、电势、电势差和电势能 ①定义:电势:在电场中某点放一个检验电荷q ,若它具有的电势能为E ,则该点的电势为电势能与电荷的比值。

电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功。

也等于该点相对零电势点的电势差。

电势差:电荷在电场中由一点A 移到另一点B 时,电场力做功AB W 与电荷电量q 的比值,称为AB 两点间的电势差,也叫电压。

电势能:电荷在电场中所具有的势能;在数值上等于将电荷从这一点移到电势能为零处电场力所做的功。

②定义式:qEU =或q W U AB AB =,单位:VUq E = 单位:J③说明:Ⅰ电势具有相对性,与零电势的选择有关,一般以大地或无穷远处电势为零。

Ⅱ电势是标量,有正负,其正负表示该的电势与零电势的比较是高还是低。

Ⅲ电势是描述电场能的物理量,④关于几个关系关于电势、电势差、电势能的关系电势能是电荷与电场所共有的;电势、电势差是由电场本身因素决定的,与检验电荷的有无没有关系。

电势、电势能具有相对性,与零电势的选择有关;电势差具有绝对性,与零电势的选择无关。

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2008高考物理第二轮复习:专题三 电场和磁场【方法归纳】一、场强、电势的概念 1、电场强度E①定义:放入电场中某点的电荷受的电场力F 与它的电量q 的比值叫做该点的电场强度。

②数学表达式:q F E /=,单位:m V /③电场强度E 是矢量,规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度的方向④场强的三个表达式⑤比较电场中两点的电场强度的大小的方法:由于场强是矢量。

比较电场强度的大小应比较其绝对值的大小,绝对值大的场强就大,绝对值小的场强就小。

Ⅰ在同一电场分布图上,观察电场线的疏密程度,电场线分布相对密集处,场强较大;电场较大;电场线分布相对稀疏处,场强较小。

Ⅱ形成电场的电荷为点电荷时,由点电荷场强公式2r kQ E =可知,电场中距这个点电荷Q 较近的点的场强比距这个点电荷Q 较远的点的场强大。

Ⅲ匀强电场场强处处相等Ⅳ等势面密集处场强大,等势面稀疏处场强小 2、电势、电势差和电势能 ①定义:电势:在电场中某点放一个检验电荷q ,若它具有的电势能为E ,则该点的电势为电势能与电荷的比值。

电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功。

也等于该点相对零电势点的电势差。

电势差:电荷在电场中由一点A 移到另一点B 时,电场力做功AB W 与电荷电量q 的比值,称为AB 两点间的电势差,也叫电压。

电势能:电荷在电场中所具有的势能;在数值上等于将电荷从这一点移到电势能为零处电场力所做的功。

②定义式:q EU =或qW U AB AB =,单位:V Uq E = 单位:J③说明:Ⅰ电势具有相对性,与零电势的选择有关,一般以大地或无穷远处电势为零。

Ⅱ电势是标量,有正负,其正负表示该的电势与零电势的比较是高还是低。

Ⅲ电势是描述电场能的物理量, ④关于几个关系关于电势、电势差、电势能的关系电势能是电荷与电场所共有的;电势、电势差是由电场本身因素决定的,与检验电荷的有无没有关系。

电势、电势能具有相对性,与零电势的选择有关;电势差具有绝对性,与零电势的选择无关。

关于电场力做功与电势能改变的关系电场力对电荷做了多少功,电势能就改变多少;电荷克服电场力做了多少功,电势能就增加多少,电场力对电荷做了多少正功,电势能就减少多少,即 E W ∆-=。

在学习电势能时可以将“重力做功与重力势能的变化”作类比。

关于电势、等势面与电场线的关系电场线垂直于等势面,且指向电势降落最陡的方向,等势面越密集的地方,电场强度越大。

⑤比较电荷在电场中某两点的电势大小的方法:Ⅰ利用电场线来判断:在电场中沿着电场线的方向,电势逐点降低。

Ⅱ利用等势面来判断:在静电场中,同一等势面上各的电势相等,在不同的等势面间,沿着电场线的方向各等势面的电势越来越低。

Ⅲ利用计算法来判断:因为电势差qW U ab ab =,结合b a ab U U U -=,若0>ab U ,则b a U U >,若0=ab U ,则b a U U =;若0<ab U ,则b a U U <⑥比较电荷在电场中某两点的电势能大小的方法:Ⅰ利用电场力做功来判断:在电场力作用下,电荷总是从电势能大的地方移向电势能小的地方。

这种方法与电荷的正负无关。

Ⅱ利用电场线来判断:正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减少;逆着电场线方向移动时,电势能逐渐增大。

负电荷则相反。

二、静电场中的平衡问题电场力(库仑力)虽然在本质上不同于重力、弹力、摩擦力,但是产生的效果是服从牛顿力学中的所有规律,所以在计算其大小、方向时应按电场的规律,而在分析力产生的效果时,应根据力学中解题思路进行分析处理。

对于静电场中的“平衡”问题,是指带电体的加速度为零的静止或匀速直线运动状态,属于“静力学”的范畴,只是分析带电体受的外力时除重力、弹力、摩擦力等等,还需多一种电场而已。

解题的一般思维程序为:①明确研究对象②将研究对象隔离出来,分析其所受的全部外力,其中电场力,要根据电荷的正负及电场的方向来判断。

③根据平衡条件∑=0F 或∑=0xF,∑=0y F 列出方程④解出方程,求出结果。

三、电加速和电偏转 1、带电粒子在电场中的加速在匀强电场中的加速问题 一般属于物体受恒力(重力一般不计)作用运动问题。

处理的方法有两种:①根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解②根据动能定理与电场力做功,运动学公式结合求解 基本方程:21222121mv mv Uq -=m Eq a = dU E = as v v 22122+=在非匀强电场中的加速问题 一般属于物体受变力作用运动问题。

处理的方法只能根据动能定理与电场力做功,运动学公式结合求解。

基本方程:21222121mv mv Uq -=2、带电粒子在电场中的偏转设极板间的电压为U ,两极板间的距离为d ,极板长度为L 。

运动状态分析:带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后,受到恒定的电场力作用,且与初速度方向垂直,因而做匀变速曲线运动——类似平抛运动如图1。

运动特点分析:在垂直电场方向做匀速直线运动 0v v x = t v x 0= 在平行电场方向,做初速度为零的匀加速直线运动 at v y = 221at y = dmUqm Eq a ==通过电场区的时间:0v Lt =粒子通过电场区的侧移距离:2022mdv UqL y = 粒子通过电场区偏转角:2mdv UqLtg =θ 带电粒子从极板的中线射入匀强电场,其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点。

所以侧移距离也可表示为:θtg Ly 2=四、电容器的动态分析这类问题关键在于弄清楚哪些是变量;哪些是不变量;哪些是自变量;哪些是因变量。

同时要注意对公式UQ U Q C ∆∆==的理解,定义式适用于任何电容器,而电容C 与Q 、U 无图1关。

区分两种基本情况:一是电容器两极间与电源相连接,则电容器两极间的电势差U 不变;二是电容器充电后与电源断开,则电容器所带的电量Q 保持不变。

电容器结构变化引起的动态变化问题的分析方法平行板电容器是电容器的一个理想化模型,其容纳电荷的本领用电容C 来描述,当改变两金属板间距d 、正对面积S 或其中的介质时,会引起C 值改变。

给两个金属板带上等量异号电荷Q 后,板间出现匀强电场E ,存在电势差U 。

若改变上述各量中的任一个,都会引起其它量的变化。

若两极板间一带电粒子,则其受力及运动情况将随之变化,与两极板相连的静电计也将有显示等等。

解此类问题的关键是:先由电容定义式U QC =、平行板电容器电容的大小C 与板距d 、正面积S 、介质的介电常数ε的关系式d S C ε∝和匀强电场的场强计算式dUE =导出d SU CU Q ε∝=,S dQ C Q U ε∝=,SQCd Q E ε∝=等几个制约条件式备用。

接着弄清三点:①电容器两极板是否与电源相连接?②哪个极板接地?③C 值通过什么途径改变?若电容器充电后脱离电源,则隐含“Q 不改变”这个条件;若电容器始终接在电源上,则隐含“U 不改变”(等于电源电动势)这个条件;若带正电极板接地,则该极板电势为零度,电场中任一点的电势均小于零且沿电场线方向逐渐降低;若带负电极板接地,则该极板电势为零,电场中任一点电势均大于零。

五、带电粒子在匀强磁场的运动 1、带电粒子在匀强磁场中运动规律 初速度的特点与运动规律 ①00=v 0=洛f 为静止状态②B v // 0=洛f 则粒子做匀速直线运动③B v ⊥ B q v f =洛,则粒子做匀速圆周运动,其基本公式为:向心力公式:Rv m Bqv 2=运动轨道半径公式:Bqm v R =;运动周期公式:BqmT π2=动能公式:mBqR mv E k 2)(2122==T 或f 、ω的两个特点:T 、f 和ω的大小与轨道半径(R )和运行速率(v )无关,只与磁场的磁感应强度(B )和粒子的荷质比(mq)有关。

荷质比(mq)相同的带电粒子,在同样的匀强磁场中,T 、f 和ω相同。

④v 与B 成θ()9000<<θ角,⊥=Bqv f 洛,则粒子做等距螺旋运动 2、解题思路及方法 圆运动的圆心的确定:①利用洛仑兹力的方向永远指向圆心的特点,只要找到圆运动两个点上的洛仑兹力的方向,其延长线的交点必为圆心.②利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心 六、加速器问题 1、直线加速器①单级加速器:是利用电场加速,如图2所示。

粒子获得的能量:Uq mv E k ==221缺点是:粒子获得的能量与电压有关,而电压又不能太高,所以粒子的能量受到限制。

②多级加速器:是利用两个金属筒缝间的电场加速。

粒子获得的能量:nUq mv E k ==221缺点是:金属筒的长度一个比一个长,占用空间太大。

2、回旋加速器采用了多次小电压加速的优点,巧妙地利用电场对粒子加速、利用磁场对粒子偏转,实验对粒子加速。

图2U①回旋加速器使粒子获得的最大能量:在粒子的质量m 、电量q ,磁感应强度B 、D 型盒的半径R 一定的条件下,由轨道半径可知,Bqm vR =,即有,m BqR v =max ,所以粒子的最大能量为mR q B mv E 2212222max max== 由动能定理可知,max E nUq =,加速电压的高低只会影响带电粒子加速的总次数,并不影响引出时的最大速度和相应的最大能量。

②回旋加速器能否无限制地给带电粒子加速?回旋加速器不能无限制地给带电粒子加速,在粒子的能量很高时,它的速度越接近光速,根据爱因斯坦的狭义相对论,这里粒子的质量将随着速率的增加而显著增大,从而使粒子的回旋周期变大(频率变小)这样交变电场的周期难以与回旋周期一致,这样就破坏了加速器的工作条件,也就无法提高速率了。

七、粒子在交变电场中的往复运动当电场强度发生变化时,由于带电粒子在电场中的受力将发生变化,从而使粒子的运动状态发生相应的变化,粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动,也可能是变速往复运动。

带电粒子是做单向变速直线运动,还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律(受力特点)的形式有关。

1、若粒子(不计重力)的初速度为零,静止在两极板间,再在两极板间加上图3的电压,粒子做单向变速直线运动;若加上图4的电压,粒子则做往复变速运动。

2、若粒子以初速度为0v 从B 板射入两极板之间,并且电场力能在半个周期内使之速度减小到零,则图1的电压能使粒子做单向变速直线运动;则图2的电压也不能粒子做往复运动。

图3 图4•q ,mB所以这类问题要结合粒子的初始状态、电压变化的特点及规律、再运用牛顿第二定律和运动学知识综合分析。

八、粒子在复合场中运动1、在运动的各种方式中,最为熟悉的是以垂直电磁场的方向射入的带电粒子,它将在电磁场中做匀速直线运动,那么,初速v0的大小必为E/B,这就是速度选择器模型,关于这一模型,我们必须清楚,它只能选取择速度,而不能选取择带电的多少和带电的正负,这在历年高考中都是一个重要方面。

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