(新课标)高考物理总复习 第九章 磁场 第55课时 带电粒子在叠加场中的运动(重点突破课)课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5
[提能点·师生互动]
提能点(一) 电场与磁场叠加
考法 1 带电粒子在叠加场中做直线运动
[例 1] 一正电荷 q 在匀强磁场中，以速度 v 沿 x
正方向进入垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度
为 B，如图所示，为了使电荷能做直线运动，则必须
加一个电场进去，不计重力，此电场的场强应该是
()
A．沿 y 轴正方向，大小为Bqv B．沿 y 轴负方向，大小为 Bv
3
2．如图所示，在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场。
一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的
动能减小了。为了使粒子射出时比射入时的动能大，在不计重
力的情况下，可以采取的办法是
()
A．增加粒子射入时的速度 B．增加磁场的磁感应强度 C．增加电场的电场强度 D．改变粒子的带电性质，不改变所带的电量
[答案] B
9
[通法归纳]
(1)带电粒子在电场和磁场叠加场中做直线运动，电场力 和洛伦兹力一定是平衡力，因此常用二力平衡方法解题。
(2)带电粒子在电场和磁场叠加场中偏转，是电场力和洛 伦兹力不平衡造成的。这时电场力做功，洛伦兹力不做功，因 此常根据电场力做功的正、负判断动能的变化。
10
[集训冲关]
8
[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。
D．若一电子以速率 v 从左向右飞入，则该电子也沿直线运动
11
解析：若电子从右向左飞入，静电力向上，洛伦兹力也向上， 所以电子向上偏转，选项 B 正确，A、C 错误；若电子从左向 右飞入，静电力向上，洛伦兹力向下。由题意，对正电荷有 qE＝Bqv，会发现 q 被约去，说明等号的成立与 q 无关，包括 q 的大小和正负，所以一旦满足了 E＝Bv，对任意不计重力的 带电粒子都有静电力大小等于洛伦兹力大小，显然对于电子 两者也相等，所以电子从左向右飞入时，将做匀速直线运动， 选项 D 正确。 答案：BD
13
解析：(1)粒子运动规律如图所示。 粒子运动的圆心在O点，轨迹半径r1＝a 由牛顿第二定律得：qv1B＝mvr112 解得：v1＝qmBa (2)当粒子初速度与y轴正方向夹角为30°时，粒子运动的时间 最长， 此时轨道对应的圆心角α＝150° 粒子在磁场中运动的周期：T＝2qπBm 粒子的运动时间：t＝36α0°T＝135600°°×2qπBm＝56πqmB
为 B，则下述说法正确的是
()
A．油滴必带正电荷，电荷量为vm0Bg B．油滴必带正电荷，比荷mq ＝vq0B C．油滴必带负电荷，电荷量为vm0Bg D．油滴带什么电荷都可以，只要满足 q＝vm0Bg 解析：油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，
故带正电，其电荷量 q＝vm0Bg ，选项 A 正确。答案：A
第 55 课时 带电粒子在叠加场中的运动(重点突破课)
[基础点·自主落实]
[必备知识] 1．叠加场 _电__场__、磁场、 重力 场中的两者或三者在同一区域共存，就 形成叠加场。
1
2．带电体在叠加场中运动的几种情况 如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场竖直向下。 一带负电粒子从左边沿水平方向射入复合场区域。
C．沿 y 轴正方向，大小为Bv
D．沿 y 轴负方向，大小为Bqv
6
[解析] 要使电荷能做直线运动，必须用电场力抵消洛伦 兹力，本题正电荷受洛伦兹力的方向沿 y 轴正方向，故电场力 必须沿 y 轴负方向且 qE＝Bqv，即 E＝Bv。
[答案] B
7
考法 2 带电粒子在叠加场中偏转
[例 2] 如图所示，空间的某个复合场区域内存
在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场。质子由静
止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进
入并沿直线穿过场区，质子从复合场区穿出时的动能
为 Ek。那么氘核同样由静止开始经同一加速电场加
速后穿过同一复合场后的动能 Ek′的大小是
A．Ek′＝Ek
B．Ek′＞Ek
C．Ek′＜Ek
D．条件不足，难以确定
()
(1)若考虑重力，且 mg＝Eq，则粒子做 匀速圆周 运动。 (2)若不计重力，且 qvB＝Eq，则粒子做 匀速直线 运动。 (3)若不计重力，且 qvB≠Eq，则粒子做 变加速曲线 运动。
2
[小题热身]
1.带电油滴以水平速度 v0 垂直进入磁场，恰做匀速直
线运动，如图所示，若油滴质量为 m，磁感应强度
12
2.(2016·济宁三模)如图所示，在 xOy 平面的第一、 四象限内存在着方向垂直纸面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场，第四象限内存在方向沿－y 方向、 电场强度为 E 的匀强电场。从 y 轴上坐标为 a 的一 点向磁场区发射速度大小不等的带正电同种粒子， 速度方向范围是与＋y 方向成 30°～150°，且在 xOy 平面内。结果所有 粒子经过磁场偏转后都垂直打到 x 轴上，然后进入第四象限的匀强电 场区。已知带电粒子电量为 q，质量为 m，重力不计。求： (1)垂直 y 轴方向射入磁场的粒子运动的速度大小 v1； (2)粒子在第一象限的磁场中运动的最长时间以及对应的射入方向； (3)从 x 轴上 x＝( 2－1)a 点射入第四象限的粒子穿过电磁场后经过 y 轴上 y＝－b 的点，求该粒子经过 y＝－b 点的速度大小。
1.(多选)如图所示，匀强磁场的方向垂直纸
面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一
ຫໍສະໝຸດ Baidu
正离子恰能以速率 v 沿直线从左向右水平
飞越此区域(不计重力)。下列说法正确的
是
()
A．若一电子以速率 v 从右向左飞入，则该电子也沿直线运动
B．若一电子以速率 v 从右向左飞入，则该电子将向上偏转
C．若一电子以速率 v 从右向左飞入，则该电子将向下偏转
4
解析：由题意可知带电粒子带正电，且洛伦兹力大于电场力， 电场力做负功，为使带电粒子动能增加，应该使粒子向下偏转， 减小洛伦兹力或增大电场力，选项 A、B 错误，C 正确；若只 改变粒子电性，粒子所受电场力和洛伦兹力方向都变得与原来 相反，大小关系不变，向下偏转，电场力依然做负功，动能减 小，D 项错误。 答案：C
[提能点·师生互动]
提能点(一) 电场与磁场叠加
考法 1 带电粒子在叠加场中做直线运动
[例 1] 一正电荷 q 在匀强磁场中，以速度 v 沿 x
正方向进入垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度
为 B，如图所示，为了使电荷能做直线运动，则必须
加一个电场进去，不计重力，此电场的场强应该是
()
A．沿 y 轴正方向，大小为Bqv B．沿 y 轴负方向，大小为 Bv
3
2．如图所示，在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场。
一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的
动能减小了。为了使粒子射出时比射入时的动能大，在不计重
力的情况下，可以采取的办法是
()
A．增加粒子射入时的速度 B．增加磁场的磁感应强度 C．增加电场的电场强度 D．改变粒子的带电性质，不改变所带的电量
[答案] B
9
[通法归纳]
(1)带电粒子在电场和磁场叠加场中做直线运动，电场力 和洛伦兹力一定是平衡力，因此常用二力平衡方法解题。
(2)带电粒子在电场和磁场叠加场中偏转，是电场力和洛 伦兹力不平衡造成的。这时电场力做功，洛伦兹力不做功，因 此常根据电场力做功的正、负判断动能的变化。
10
[集训冲关]
8
[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。
D．若一电子以速率 v 从左向右飞入，则该电子也沿直线运动
11
解析：若电子从右向左飞入，静电力向上，洛伦兹力也向上， 所以电子向上偏转，选项 B 正确，A、C 错误；若电子从左向 右飞入，静电力向上，洛伦兹力向下。由题意，对正电荷有 qE＝Bqv，会发现 q 被约去，说明等号的成立与 q 无关，包括 q 的大小和正负，所以一旦满足了 E＝Bv，对任意不计重力的 带电粒子都有静电力大小等于洛伦兹力大小，显然对于电子 两者也相等，所以电子从左向右飞入时，将做匀速直线运动， 选项 D 正确。 答案：BD
13
解析：(1)粒子运动规律如图所示。 粒子运动的圆心在O点，轨迹半径r1＝a 由牛顿第二定律得：qv1B＝mvr112 解得：v1＝qmBa (2)当粒子初速度与y轴正方向夹角为30°时，粒子运动的时间 最长， 此时轨道对应的圆心角α＝150° 粒子在磁场中运动的周期：T＝2qπBm 粒子的运动时间：t＝36α0°T＝135600°°×2qπBm＝56πqmB
为 B，则下述说法正确的是
()
A．油滴必带正电荷，电荷量为vm0Bg B．油滴必带正电荷，比荷mq ＝vq0B C．油滴必带负电荷，电荷量为vm0Bg D．油滴带什么电荷都可以，只要满足 q＝vm0Bg 解析：油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，
故带正电，其电荷量 q＝vm0Bg ，选项 A 正确。答案：A
第 55 课时 带电粒子在叠加场中的运动(重点突破课)
[基础点·自主落实]
[必备知识] 1．叠加场 _电__场__、磁场、 重力 场中的两者或三者在同一区域共存，就 形成叠加场。
1
2．带电体在叠加场中运动的几种情况 如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场竖直向下。 一带负电粒子从左边沿水平方向射入复合场区域。
C．沿 y 轴正方向，大小为Bv
D．沿 y 轴负方向，大小为Bqv
6
[解析] 要使电荷能做直线运动，必须用电场力抵消洛伦 兹力，本题正电荷受洛伦兹力的方向沿 y 轴正方向，故电场力 必须沿 y 轴负方向且 qE＝Bqv，即 E＝Bv。
[答案] B
7
考法 2 带电粒子在叠加场中偏转
[例 2] 如图所示，空间的某个复合场区域内存
在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场。质子由静
止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进
入并沿直线穿过场区，质子从复合场区穿出时的动能
为 Ek。那么氘核同样由静止开始经同一加速电场加
速后穿过同一复合场后的动能 Ek′的大小是
A．Ek′＝Ek
B．Ek′＞Ek
C．Ek′＜Ek
D．条件不足，难以确定
()
(1)若考虑重力，且 mg＝Eq，则粒子做 匀速圆周 运动。 (2)若不计重力，且 qvB＝Eq，则粒子做 匀速直线 运动。 (3)若不计重力，且 qvB≠Eq，则粒子做 变加速曲线 运动。
2
[小题热身]
1.带电油滴以水平速度 v0 垂直进入磁场，恰做匀速直
线运动，如图所示，若油滴质量为 m，磁感应强度
12
2.(2016·济宁三模)如图所示，在 xOy 平面的第一、 四象限内存在着方向垂直纸面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场，第四象限内存在方向沿－y 方向、 电场强度为 E 的匀强电场。从 y 轴上坐标为 a 的一 点向磁场区发射速度大小不等的带正电同种粒子， 速度方向范围是与＋y 方向成 30°～150°，且在 xOy 平面内。结果所有 粒子经过磁场偏转后都垂直打到 x 轴上，然后进入第四象限的匀强电 场区。已知带电粒子电量为 q，质量为 m，重力不计。求： (1)垂直 y 轴方向射入磁场的粒子运动的速度大小 v1； (2)粒子在第一象限的磁场中运动的最长时间以及对应的射入方向； (3)从 x 轴上 x＝( 2－1)a 点射入第四象限的粒子穿过电磁场后经过 y 轴上 y＝－b 的点，求该粒子经过 y＝－b 点的速度大小。
1.(多选)如图所示，匀强磁场的方向垂直纸
面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一
ຫໍສະໝຸດ Baidu
正离子恰能以速率 v 沿直线从左向右水平
飞越此区域(不计重力)。下列说法正确的
是
()
A．若一电子以速率 v 从右向左飞入，则该电子也沿直线运动
B．若一电子以速率 v 从右向左飞入，则该电子将向上偏转
C．若一电子以速率 v 从右向左飞入，则该电子将向下偏转
4
解析：由题意可知带电粒子带正电，且洛伦兹力大于电场力， 电场力做负功，为使带电粒子动能增加，应该使粒子向下偏转， 减小洛伦兹力或增大电场力，选项 A、B 错误，C 正确；若只 改变粒子电性，粒子所受电场力和洛伦兹力方向都变得与原来 相反，大小关系不变，向下偏转，电场力依然做负功，动能减 小，D 项错误。 答案：C