（南方凤凰台）2016年高三物理一轮复习导学案 第八章 第3课时 带电粒子在复合场中的运动

（南方凤凰台）2016年高三物理一轮复习导学案 第八章 第3课时 带电粒子在复合场中的运动内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 【考纲解读】流体发电机、质谱仪、加场中的运动问题【知识要点】一回旋加速器和质谱仪1质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成(2)原理：粒子由静止被加速电场加速， m r ， m ， 旋加速器(1)构造：如图 2 所示，D 1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源，D 形盒处于匀强磁场中(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由，得 ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度 B 和 D 形盒半径 加速电压无关二带电体在叠加场中的运动1带电体在叠加场中无约束情况下的运动情况分类(1)洛伦 2、兹力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题(2)静电力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)若静电力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若静电力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题(3)静电力、洛伦兹力、重力并存若三力平衡，一定做匀速直线运动若重力与静电力平衡，一定做匀速圆周运动若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题2带电体在叠加场中有约束情况下的运动带电体在叠加场中受 3、轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求解三带电粒子在组合场中运动“电偏转”和“磁偏转”的比较：垂直电场线进入匀强电场(不计重力) 垂直磁感线进入匀强磁场(不计 重力)受力情况 电场力 F 大小、方向不变，与速度 v 无关， F 是恒力 洛伦兹力 F 洛 大小不变，方向随 v 而改变， 变力轨迹 抛物线 圆或圆的一部分高中物理资源下载平台世昌的博客 ：x t， y 2 r 周期： T 偏移 y 和偏转角 要结合圆的几何关系利用圆周运动规律讨论求 4、解运动时间 t t T2 化 不变【典型例题】例 1回旋加速器是用来加速带电粒子，使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个 盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子的电荷量为 q，质量为 m，粒子最大回旋半径为 运动轨迹如图所示问：(1)D 形盒内有无电场。 (2)粒子在盒内做何种运动。 (3)所加交流电压频率应是多大，粒子运动的角速度为多大。 (4)粒子离开加速器时速度为多大。 最大动能为多少。 (5)设两 D 形盒间电场的电势差为 U，盒间距离 5、为 d，其间电场均匀，求把静止粒子加速到上述能量所需时间例 2如图所示，位于竖直平面内的坐标系 其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，还有沿 x 轴负方向的匀强电场，场强大小为 E2 N/y 轴负方向的、场强大小也为 E 的匀强电场，并在 yh0.4 m 的区域有磁感应强度也为 B 的垂直于纸面向里的匀强磁场一个带电荷量为 q 的带电油滴从图中第三象限的 P 点得到一初速度，恰好能沿 匀速直线运动( x 轴负方向的夹角为 45) ，并从原点 O 进入第一象限已知重力加速度 g10 m/：(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带 6、何种电荷；(2)油滴在 P 点得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限运动的时间例 3如图所示，在坐标系 第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于 面向里；第四象限内有沿 y 轴正方向的匀强电场，电场强度大小为 q、质量为 m 的粒子，自 y 轴上的 P 点沿x 轴正方向射入第四象限，经 x 轴上的 Q 点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场已知 d，1)求粒子过 Q 点时速度的大小和方向；(2)若磁感应强度的大小为一确定值 子将沿垂直 y 轴的方向进入第二象限，求 3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过 Q 点，且速度与第高中物理资源下载平台世昌的博客 7、 ，求该粒子相邻两次经过 Q 点所用的时间高中物理资源下载平台世昌的博客 【拓展训练】1(2014江苏单科9) 如图 10 所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为 I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小 B 与 I 成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为 其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压足：U Hk ，式中 k 为霍尔系数，d 为霍尔元件两侧面间的距离电阻 R 远大于尔元件的电阻可以忽略，则()图 10A霍尔元件前表面的电势低于后表面B若电源的正、负极对调，电压表将反偏CI H 与 I 成正比D电压表的示数与 2014重庆9) 如图所示，在无限 8、长的竖直边界 充满匀强电场，同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于 面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为 B 和 2B，上、下磁场的水平分界线，在 界上，距 h 处分别有P、Q 两点， 距为 m、电荷量为q 的粒子从 P 点垂直于 界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为 g.(1)求电场强度的大小和方向；(2)要使粒子不从 界飞出，求粒子入射速度的最小值；(3)若粒子能经过 Q 点从 界飞出，求粒子入射速度的所有可能值高中物理资源下载平台世昌的博客 (2014大纲全国25) 如图所示，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(面) 向外；在第四象限存在匀强电场，方向 9、沿 x 轴负方向在 y 轴正半轴上某点以与x 轴正方向平行、大小为 速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d,0) 点沿垂直于 计粒子重力若该粒子离开电场时速度方向与 y 轴负方向的夹角为，求：(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值；(2)该粒子在电场中运动的时间4一圆筒的横截面如图所示，其圆心为 O，筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 d 的平行金属板 M、N，其中 M 板带正电荷，N 板带等量负电荷质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子自 M 板边缘的 P 处由静止释放，经 N 板的小孔S 以速度 v 沿半径 向射入磁场中粒子与圆筒发生 3 次碰撞后仍从 S 孔射出设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：(1)M、N 间电场强度 E 的大小；(2)圆筒的半径 R；(3)欲使粒子仍从 M 板边缘的 P 处由静止释放，进入圆筒后与圆筒发生 2 次碰撞后从 S 孔射出，在保持 M、N 间电场强度 E 不变的情况下，应如何平移 M 板。