浙江省桐鄉(xiāng)市高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動課件.ppt

帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 上 1 速度選擇器例1例2 2 在復(fù)合場中的運(yùn)動學(xué)問題p151 練1p149 例2例3練習(xí)1例4p150 練1例5練習(xí)2例698年高考 p153 例3 練習(xí)396高考 p150 練2 例7例8例92004年理綜 242003年春北京292000年天津江西21例10例112005年全國卷 242005年廣東卷16 例1 在充有一定電量的平行板電容器兩極板間有一勻強(qiáng)磁場 已知場強(qiáng)e的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向垂直 有一帶電粒子束以初速度v0射入 恰能不偏離它原來的運(yùn)動方向 勻速通過此區(qū)域 如圖所示 在下列情況下 當(dāng)改變一個或兩個物理條件 而保持其它條件不變 若重力不計 則帶電粒子束的運(yùn)動不受影響的情況是 a 增大電容器兩板間距離 b 改變磁場方向為垂直紙面向外 c 增大帶電粒子束的射入初速度 d 將電場和磁場同時增強(qiáng)一倍 e 使帶電粒子束的入射方向變?yōu)榉撬椒较?f 將圖示磁場方向和電場方向同時改變?yōu)橄喾捶较?g 改用一束荷質(zhì)比不同于原來荷質(zhì)比的帶電粒子束水平射入 adfg 例2 如圖所示 真空中兩水平放置的平行金屬板間有電場強(qiáng)度為e的勻強(qiáng)電場 垂直場強(qiáng)方向有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場 oo 為兩板中央垂直磁場方向與電場方向的直線 以下說法正確的是 a 只要帶電粒子 不計重力 速度達(dá)到某一數(shù)值 沿oo 射入板間區(qū)域就能沿oo 做勻速直線運(yùn)動b 若將帶電微粒沿o o射入板間區(qū)域 微粒仍有可能沿o o做勻速直線運(yùn)動c 若將帶電微粒沿oo 射入板間區(qū)域 微粒有可能做勻變速曲線運(yùn)動d 若將帶電微粒沿oo 射入板間區(qū)域 微粒不可能做勻變速曲線運(yùn)動 ad 如圖所示 有一質(zhì)量為m 帶電量為 q的小球 從兩豎直的帶等量異種電荷的平行板上h高處始自由下落 板間有勻強(qiáng)磁場b 磁場方向垂直紙面向里 那么帶電小球在通過正交電磁場時 a 一定做曲線運(yùn)動b 不可能做曲線運(yùn)動c 可能做勻速直線運(yùn)動d 可能做勻加速直線運(yùn)動 練3 分析 小球在p點受力如圖 所受重力 電場力和磁場力不可能平衡 一定做曲線運(yùn)動 即使在p點所受電場力和磁場力恰好平衡 在重力作用下向下加速運(yùn)動 速度增大 洛侖茲力增大 也不可能做直線運(yùn)動 a 例4 如圖所示 在互相垂直的水平方向的勻強(qiáng)電場 e已知 和勻強(qiáng)磁場 b已知 中 有一固定的豎直絕緣桿 桿上套一個質(zhì)量為m 電量為q的小球 它們之間的摩擦因數(shù)為 現(xiàn)由靜止釋放小球 試分析小球運(yùn)動的加速度和速度的變化情況 并求出最大速度vm mg qe 當(dāng)qvb qe時 n 0 f 0a g最大 當(dāng)f mg時 a 0v達(dá)到最大值 n qvmb qe mgvm mg qb e b 例5 如圖所示電磁場中 一質(zhì)量m 電量q帶正電荷的小球靜止在傾角 足夠長的絕緣光滑斜面的頂端時 對斜面壓力恰為零 若迅速把電場方向改為豎直向下 則小球能在斜面上滑行多遠(yuǎn) 所用時間是多少 解 開始靜止 mg qe電場反向后 受力如圖 小球沿斜面方向受恒力作勻加速運(yùn)動a 2gsin 速度增大 洛侖茲力增大 當(dāng)小球運(yùn)動到點p時 f qvb 2mgcos n 0 小球?qū)㈦x開斜面 v 2mgcos qb s v2 2a m2gcos2 q2b2sin t v a mcot qb 例6 質(zhì)量為m 電量為e的電子 繞原子核以一定半徑做勻速圓周運(yùn)動 垂直電子軌跡平面有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場 若電子所受到的電場力的大小是洛倫茲力大小的4倍 則電子運(yùn)動角速度可能為 a 2be m b 3be m c 4be m d 5be m bd f 4ff ebv ebrf向 mr2 對bc圖f f 5f 5ebr mr2 5eb m 對ad圖f f 3f 3ebr mr2 3eb m 練習(xí)7 如圖所示 mn pq是一對長為l 相距為d l d 的平行金屬板 兩板加有一定電壓 現(xiàn)有一帶電量為q 質(zhì)量為m的帶正電粒子 不計重力 從兩板中央 圖中虛線所示 平行極板方向以速度v0入射到兩板間 而后粒子恰能從平行板的右邊緣飛出 若在兩板間施加一個垂直紙面的勻強(qiáng)磁場 則粒子恰好沿入射方向做勻速直線運(yùn)動 求 1 兩板間施加的電壓u 2 兩板間施加的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b 3 若將電場撤銷而只保留磁場 粒子仍以原初速大小與方向射入兩板間 并打在mn板上某點a處 計算ma的大小 答 1 u mv02d2 ql2 2 b mv0d ql2方向垂直紙面向里 例8 如圖所示 勻強(qiáng)電場方向豎直向下 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里 一個帶電量為q 質(zhì)量為m的液滴在平行紙面的平面上作速率為 的勻速圓周運(yùn)動 則應(yīng)帶電荷 運(yùn)動方向為方向電場強(qiáng)度應(yīng)為 液滴的運(yùn)動半徑為 即mg qe e mg q r mv qb 例9如圖所示 在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場 場強(qiáng)為e 一質(zhì)量為m 電量為 q的粒子從坐標(biāo)原點o沿著y軸正方向射出 射出之后 第三次到達(dá)x軸時 它與點o的距離為l 求此粒子射出時的速度v和運(yùn)動的總路程 重力不計 解 粒子運(yùn)動軌跡如圖所示 有l(wèi) 4r qvb mv2 r v qbr m qbl 4m 設(shè)粒子進(jìn)入電場做減速運(yùn)動的最大路程為h 加速度為a 則 粒子運(yùn)動的總路程為 練10 設(shè)在地面上方的真空室內(nèi) 存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 已知電場強(qiáng)度和磁感強(qiáng)度的方向是相同的 電場強(qiáng)度的大小e 4 0v m 磁感強(qiáng)度的大小b 0 15t 今有一個帶負(fù)電的質(zhì)點以v 20m s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直于場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動 求此帶電質(zhì)點的電量與質(zhì)量之比q m以及磁場的所有可能方向 角度可用反三角函數(shù)表示 解見下頁 解答 根據(jù)題設(shè)條件 mg qe qvb三力一定共面 在豎直面內(nèi) 做出質(zhì)點的受力分析如圖所示 求得帶電質(zhì)點的電量與質(zhì)量之比為 磁場方向與重力方向的夾角 有 37 即磁場是沿著與重力方向成夾角 37 且斜向下的一切方向 由合力為零的條件可得 11 如圖所示 在oxyz坐標(biāo)系所在的空間中 可能存在勻強(qiáng)電場或勻強(qiáng)磁場 也可能兩者都存在或都不存在 但如果兩者都存在 已知磁場平行于xy平面 現(xiàn)有一質(zhì)量為m 帶正電q的點電荷沿z軸正方向射入此空間中 發(fā)現(xiàn)它做速度為v0的勻速直線運(yùn)動 若不計重力 試寫出電場和磁場的分布有哪幾種可能性 要求對每一種可能性 都要說出其中電場強(qiáng)度 磁感強(qiáng)度的方向和大小 以及它們之間可能存在的關(guān)系 不要求推導(dǎo)和說明理由 解 以e和b分別表示電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度 有以下幾種可能 1 e 0 b 0 2 e 0 但b 0 b的方向與z軸的正方向平行或反平行 b的大小為任意值 3 e 0 b 0 磁場方向可在平行于xy平面的任何方向 電場e方向平行于xy平面 并與b方向垂直 當(dāng)迎著z軸正方向看時 由b的方向沿順時針轉(zhuǎn)90 后就是e的方向 e和b的大小可取滿足e b v0的任何值 12 19分 在同時存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的空間中取正交坐標(biāo)系oxyz z軸正方向豎直向上 如圖所示 已知電場方向沿z軸正方向 場強(qiáng)大小為e 磁場方向沿y軸正方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b 重力加速度為g 問 一質(zhì)量為m 帶電量為 q的從原點出發(fā)的質(zhì)點能否在坐標(biāo)軸 x y z 上以速度v做勻速運(yùn)動 若能 m q e b v及g應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系 若不能 說明理由 解答 第一種情況 mg qe 由平衡條件知洛侖茲力f沿z軸正向 粒子以v沿x軸正向運(yùn)動由勻速運(yùn)動易知其條件是 mg qe qvb 第二種情況 mg qe 則f沿z軸負(fù)方向 粒子以v沿x軸負(fù)向運(yùn)動 由勻速運(yùn)動知條件是 qe mg qvb 13 18分 如圖所示 在y 0的空間中存在勻強(qiáng)電場 場強(qiáng)沿y軸負(fù)方向 在y 0的空間中 存在勻強(qiáng)磁場 磁場方向垂直xy平面 紙面 向外 一電量為q 質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動粒子 經(jīng)過y軸上y h處的點p1時速率為v0 方向沿x軸正方向 然后 經(jīng)過x軸上x 2h處的p2點進(jìn)入磁場 并經(jīng)過y軸上y 2h處的p3點 不計重力 求 l 電場強(qiáng)度的大小 2 粒子到達(dá)p2時速度的大小和方向 3 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 解 1 p1到p2做平拋運(yùn)動 h 1 2at22h v0tqe ma 解得e mv02 2qh 2 vy2 2ah 2qeh m v02 vy v0vx v0 45 3 p2到p3做勻速圓周運(yùn)動 圓心在p2p3的中點 如圖示 由qbv mv2 r得r mv0 qb 由幾何關(guān)系 b mv0 qh 13分 如圖所示 兩個共軸的圓筒形金屬電極 外電極接地 其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a b c d 外筒的半徑為r0 在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場 磁感強(qiáng)度的大小為b 在兩極間加上電壓 使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場 一質(zhì)量為m 帶電量為 q的粒子 從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的s出發(fā) 初速為零 如果該粒子經(jīng)過一段時間的運(yùn)動之后恰好又回到出發(fā)點s 則兩電極之間的電壓u應(yīng)是多少 不計重力 整個裝置在真空中 解 帶電粒子從s出發(fā) 在兩筒之間的電場力作用下加速 沿徑向穿出a進(jìn)入磁場區(qū) 在洛侖茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動 粒