2019届一轮复习人教版 带电粒子在复合场中的运动 课件(60张)

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考点定位:带电粒子在组合场中的运动 命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力 物理学科素养点:科学思维 解题思路与方法:在组合场中的运动要分阶段处理,每一个运动建 立合理的公式即可求出待求的物理量。
2������������' 答案 (1)见解析图 (2) ������������ 4 3������������' ������������ 3π������ (3) 2 2 1+ ������ 18������' ������ ������
1 ������������2 2 Uq= mv ,离子在电场中偏转时,qvB= , 2 ������
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3.(2018全国Ⅱ卷)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。 (1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹; (2)求该粒子从M点入射时速度的大小; π (3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为 6 , 求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间。
图(b)
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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 2 ������������ 力公式和牛顿第二定律得qvB= ������ ⑤ 由几何关系得l=2Rcos θ⑥ 2������������' 联立①②③④⑤⑥式得v0
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解析 (1)粒子运动的轨迹如图(a)所示。(粒子在电场中的轨迹为抛 物线,在磁场中为圆弧,上下对称)
图(a)
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(2)粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动。设粒子从 M点射入时速度的大小为v0,在下侧电场中运动的时间为t,加速度的 大小为a;粒子进入磁场的速度大小为v,方向与电场方向的夹角为 θ(见图(b)),速度沿电场方向的分量为v1,根据牛顿第二定律有
������������-������������������ ;综上 ������
mb>ma>mc,选 B。
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2. (2016全国Ⅰ卷)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( D ) A.11 B.12 C.121 D.144 考点定位:带电粒子在组合场中的运动 命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力 物理学科素养点:科学思维 解题思路与方法:带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的向心力由洛 伦兹力提供,根据动能定理求出带电粒子出电场进磁场的速度。本 题关键是要理解两种粒子在磁场中运动的半径不变。
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解析 a 做匀速圆周运动,则 qE=mag,故 ma= ;b 向右做匀速直线 运动,则 qE+qvB=mbg,故 mb= qE=qvB+mcg,故 mc=
������������ +������������������ ;c ������
������������ ������
向左做匀速直线运动,则
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解析 离子经电场加速 可知
做匀速圆周运动的半径都相同,所以 m∝B2,离子所需偏转磁场的 磁感应强度是质子所需偏转磁场的磁感应强度的 12 倍,则离子 质量是质子质量的 144 倍,选项 D 正确。
������2 ������2 ������ m= ;由于离子和质子的加速电压、电荷量和在磁场中 2������
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网络构建
要点必备
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网络构建
要点必备
1.做好“两个区分” 洛伦兹力 (1)正确区分重力、 电场力 、 的大小、方 向特点及做功特点。 重力 、 电场力 做功只与初、末位 洛伦兹力 置有关,与路径无关,而 不做功。 (2)正确区分“电偏转”和“磁偏转”的不同。“电偏转”是指带电粒 子在电场中做 类平抛 运动,而“磁偏转”是指带电粒子在磁场 匀速圆周 中做 运动。 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)善于画出几何图形处理 边、角关系 ,要有运用数学知识 处理物理问题的习惯。
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1. (2017全国Ⅰ卷)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。下列选项正确的是( B ) A.ma>mb>mc B.mb>ma>mc C.mc>ma>mb D.mc>mb>ma 考点定位:带电粒子在叠加场中的运动 命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力 物理学科素养点:科学思维 解题思路与方法:微粒a、b、c都受到重力、电场力和洛伦兹力作 用,a做匀速圆周运动,说明重力和电场力的合力为零;b、c做匀速直 线运动,说明其受到的三个力的合力为零。
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(3)由运动学公式和题给数据得 π v1=v0cot
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⑧ ⑨
2 2 -6 t'=2t+ 2π 2π������ T= ������������
π π
联立①②③⑦⑧式得 =
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4 3������������' ������2 ������
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设粒子由 M 点运动到 N 点所用的时间为 t',则