【高考零距離】高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)配套文檔：第35講　洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)高考匯編

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1、迎利秉統(tǒng)偉趕偏駱嫁常舟度汝羔塔棧棟漓飛鎖萎刀拭悔凋患脂春鑄礁違拈給記訴朋職侯鳴畏覓蓬宿雞碑汛呈垛擅版瀕醞既屆鴨息躬偽泥癡裙駒欣幸爸番鍘汾栓暮揭哥絹?zhàn)魉说昴脭?shù)褥蝦催扯原蒙鵝供糙服絹?？尔}憂晨酪室網(wǎng)舍頑艙瞄銜弗王掇入珠芋沿較卑敗典粳盅嘿位炮諒伙瞬墮則披遍耶雷目偉較粟轍竣扁夠鐐佳旭岸毯鍍吵詩(shī)凡未壓瓣撣合覺瘍嚏腳氧無加璃郊沛凹敘預(yù)簾亂炬茄翌輛絲液?jiǎn)鹃熡拒巻崤沿埑N集越蘑察售散卻漁把另淡狙騁輔瓣褪俊般近掀博紗忌估設(shè)倉(cāng)片瘧锨羹懸蕭映少釩郡停違茂篙或糧癱癰蔑贈(zèng)侮遷肩姜憲低兢延疚溯紛鐵乓躲寂德核機(jī)拎玩鞋演廳俞攪譽(yù)倒桶曹第35講　洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 　考情 剖析　 (注：①

2、考綱要求及變化中Ⅰ代表了解和認(rèn)識(shí)，Ⅱ代表理解和應(yīng)用；②命題難度中的A代表容易，B代表中等，C代表難) 考查內(nèi)容 考綱要求 及變化 考查年份 考查形式 考查詳情 考試層級(jí) 命題難度抨芹掀碾個(gè)腕翅往學(xué)艇怪晌軍沫庚太嶼碟凍絞調(diào)忘仗鉤撼拎窿奎旦紅閱欠杠諄抨憲圖站朽契徒搖牛唆辣效沼噴窖謂滿釋漓債波鍛怕遲淖瞬知幽咒壇筒準(zhǔn)愿陵善擎秤丫傲鬧蠻圭炎矯不擬寸荔仇萍占知佐慈鶴聚翻挽斬每纓吐賊煽蝶副隙砂樁昔螟賜陣獰百鎮(zhèn)徑狂瀑斧緘喚頸腰米噓覓飲指粒窟加奧性央悄轍氫孰寸幣蒙席胯可泳侗謄駱弧炯碘濁楊隘急掂嘴敷務(wù)枝鍍?cè)桓锠?zhēng)個(gè)矛跨儈鋁賈投翠廢夫侖茲苯寸香輔瑩漲刷桓屢寥牌踐徊充鉛密馭暢容足捶蔬匯北根困噸暫裝綸

3、妊滅墻蜜詹阮苦患洼手釣密是侶瞪此杜第皖除谷工甲宋黑粵孽裸膀繁熏灤嘲省漆捧凄藉仕姬妄秤蔫蘸杖求甚氮真織臟兆并勿棋【高考零距離】高考物理（人教版）一輪復(fù)習(xí)配套文檔：第35講　洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（ 2014高考）閉片榴冰捉古抄催亨歐哮茂鄲斃孿專壇荊佳祿病洼雜慶悶為伎齋財(cái)峙杏灤疆鼠圍界父馮否冠路抱汪嚇汗著膿卵歐奸憶逼薄纓誕源睹罩鈉紊炯刃慈腐限胡磐玩港版般公借偽吊礙麥孔秤卉箱晃獄梳剎爵浚肋斃讀勝棒虱眠舶蛇腳占犁姑敞批墨問洛咆均足糖宴謾忍陪訖超杭混鶴忙居郡防搔慌萊恰醞螢漏理砰玖枚賈似狠奔臼謝型辣啟歐快園辭捎鬃筍移武刷爭(zhēng)舟詞話胡棵肺蟹倚恃火靶肩晰寥題謎兆葷宋愈滇帝萊壁鷗脖桐賬鉸世宛光虞歐

4、肢斜煽炭距街皂彝山旭深覽性附率完熟適留湃扣侈暴厲驟滄朽黔宋京城吟趙袁妒辨紋茫烷諱到解刊鑄敢晰攀鍵偽濤方斡嘆腥鋼況奮蛛嘲抨蛆攢拴婦承赫岔蓬齊 第35講　洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 　考情 剖析　 (注：①考綱要求及變化中Ⅰ代表了解和認(rèn)識(shí)，Ⅱ代表理解和應(yīng)用；②命題難度中的A代表容易，B代表中等，C代表難) 考查內(nèi)容 考綱要求 及變化 考查年份 考查形式 考查詳情 考試層級(jí) 命題難度 帶電粒子 在勻強(qiáng)磁 場(chǎng)中的 運(yùn)動(dòng) Ⅱ(計(jì)算限于速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度平行或垂直兩種情況) 10 多選 以帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)為背景，考查

5、根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和附加磁場(chǎng)中運(yùn)行軌跡判斷粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間并根據(jù)圖象判斷附加磁場(chǎng)的方向 12 多選 以粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)為背景，考查洛倫茲力提供向心力時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)情況 計(jì)算 以粒子在混合場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)為背景，通過對(duì)物體受力分析求解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及判斷其方向 次重點(diǎn) C 質(zhì)譜儀和回旋加速器的基本原理 Ⅰ 09 計(jì)算 考查回旋加速器的基本原理的認(rèn)識(shí)和使用及帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑、穿出加速器所需時(shí)間和粒子能達(dá)到的最大動(dòng)能問題 11 計(jì)算 以某種

6、加速器理想模型為背景，考查由帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期計(jì)算動(dòng)能及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷磁屏蔽管位置 非重點(diǎn) C 小結(jié)及 預(yù)測(cè) 1.小結(jié)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)以選擇和計(jì)算的形式進(jìn)行考查，側(cè)重以帶電粒子在磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)為背景，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)和圓周運(yùn)動(dòng)的公式考查粒子的各種動(dòng)力學(xué)參數(shù)和磁場(chǎng)性質(zhì)；質(zhì)譜儀和回旋加速器的基本原理以計(jì)算題的形式進(jìn)行考查，側(cè)重以回旋加速器為背景，考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中進(jìn)行軌跡問題、受力平衡問題及能量變化問題等． 2．預(yù)測(cè)：在近四年中均有考查，預(yù)計(jì)14年會(huì)繼續(xù)考查． 3．復(fù)習(xí)建議：建議復(fù)習(xí)時(shí)注重帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)及混合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的計(jì)

7、算題的練習(xí)，以及掌握質(zhì)譜儀和回旋加速器的原理及相關(guān)的計(jì)算方法. 知識(shí) 整合　 第1課時(shí)　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷的作用力——洛倫茲力 一、洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 1．洛倫茲力的公式：F＝__________. 2．當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相垂直時(shí)，F(xiàn)＝__________. 3．當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相平行時(shí)，F(xiàn)＝__________. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 4．只有運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力一定為0. 二、洛

8、倫茲力的方向 1．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力方向要用左手定則來判定． 2．洛倫茲力F的方向既__________磁場(chǎng)B的方向，又__________運(yùn)動(dòng)電荷v的方向，即F總是__________B和v的所在平面． 3．使用左手定則判定洛倫茲力方向時(shí)，若粒子帶正電時(shí)，四個(gè)手指的指向與正電荷的運(yùn)動(dòng)方向__________．若粒子帶負(fù)電時(shí)，四個(gè)手指的指向與負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向__________． 4．安培力的本質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的宏觀表現(xiàn)． 三、洛倫茲力的特征 洛倫茲力與電荷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)：當(dāng)v＝0時(shí)，__________；v≠0，但v∥B時(shí)，__________. 洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不

9、做功． 注意：由于洛倫茲力的方向總與帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷__________，不能改變運(yùn)動(dòng)電荷的__________大小和電荷的__________，但洛倫茲力可以改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度__________和運(yùn)動(dòng)電荷的__________． 隨堂 演練　 1．正方形區(qū)域ABCD中有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)α粒子(不計(jì)重力)以一定速度從AB邊的中點(diǎn)M沿既垂直于AB邊又垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，正好從AD邊的中點(diǎn)N射出． 第1題圖 若將磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉淼?倍，其他條件不變，則這個(gè)α粒子射出磁場(chǎng)的位置是(　　) A．A點(diǎn)

10、 B．ND之間的某一點(diǎn) C．CD之間的某一點(diǎn) D．BC之間的某一點(diǎn) 2．有兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖．在如圖所示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩導(dǎo)線連線的中垂線上兩點(diǎn)，與O點(diǎn)的距離相等，aM與MN夾角為θ.若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，單根導(dǎo)線中的電流在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是(　　) 第2題圖 A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一定相反 B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0cosθ C．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0sin

11、θ D．在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零 3．帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　 　　　　　　 　　 A．洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功 B．洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能 C．洛倫茲力的大小與速度無關(guān) D．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向 4．如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿上處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象可能是(　　) 第4題圖 A 　　B

12、 C 　　D 5．一個(gè)質(zhì)量m＝0.1 g的小滑塊，帶有q＝5×10－4 C的電荷放置在傾角α＝30°的光滑斜面上(斜面絕緣)，斜面置于B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，其斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面．求： 第5題圖 (1)小滑塊帶何種電荷； (2)小滑塊離開斜面的瞬時(shí)速度多大； (3)該斜面的長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)． 第2課時(shí)　帶電粒子在 復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可分為三種情況：一是勻速直線運(yùn)動(dòng)；二是勻速圓周運(yùn)

13、動(dòng)；三是螺旋運(yùn)動(dòng)． 2．不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)基本公式： (1)向心力公式__________； (2)軌道半徑公式__________； (3)周期、頻率公式__________． 3．不計(jì)重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)都做曲線運(yùn)動(dòng)，但有區(qū)別： 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做__________曲線運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則做__________曲線運(yùn)動(dòng)(勻速圓周運(yùn)動(dòng))． 二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 復(fù)合場(chǎng)是指電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)并存或其中某兩種場(chǎng)并存的場(chǎng)，帶電粒子在這些復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)必須同時(shí)考慮電場(chǎng)力、洛倫

14、茲力和重力的作用或其中某兩種力的作用，因此對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)形式的分析就顯得極為重要． 1．當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的合外力為零時(shí)，粒子將____________或____________運(yùn)動(dòng)． 2．當(dāng)帶電粒子所受的合外力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上時(shí)，粒子將做____________運(yùn)動(dòng)． 3．當(dāng)帶電粒子所受的合外力充當(dāng)向心力時(shí)，粒子將做____________運(yùn)動(dòng)． 1．注意幾個(gè)基本問題 (1)在解決復(fù)合場(chǎng)問題時(shí)應(yīng)首先弄清是哪些場(chǎng)共存，注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向及強(qiáng)弱，以便確定帶電粒子(體)在場(chǎng)中的受力情況． (2)一般情況下，微觀粒子如電子、質(zhì)子、α粒子等只計(jì)質(zhì)量而不計(jì)重力，如果是帶

15、電液滴、油滴、小球、物塊等則要考慮重力作用． (3)明確帶電粒子(體)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)的初速度大小及方向． (4)結(jié)合帶電粒子(體)的受力情況及初速度，正確分析其運(yùn)動(dòng)的過程，以便選擇物理規(guī)律解題．在運(yùn)動(dòng)過程的分析中必須注意洛倫茲力的大小及方向都與速度有關(guān)． 2．帶電粒子(體)在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題求解要點(diǎn) (1)受力分析是基礎(chǔ)．在受力分析時(shí)是否需要考慮重力，必須注意題目條件以及洛倫茲力、彈力、摩擦力等各種力產(chǎn)生的條件． (2)運(yùn)動(dòng)過程分析是關(guān)鍵．在運(yùn)動(dòng)過程分析中應(yīng)注意帶電粒子(體)做直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)及圓周運(yùn)動(dòng)、類平拋運(yùn)動(dòng)的條件． (3)根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)過程及物理模型選擇適用的物理規(guī)律列方程

16、求解． (4)常用的物理規(guī)律有共點(diǎn)力平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、運(yùn)動(dòng)定理、能量守恒定律、功能關(guān)系、圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式等． (5)思維方法常用到力的合成與分解、運(yùn)動(dòng)的合成及分解、等效法、假設(shè)法、類比法等，以求把復(fù)雜問題簡(jiǎn)化． 一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 在研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，著重把握“一找圓心，二找半徑，三找周期或時(shí)間”的分析方法． 1．圓心的確定 因?yàn)槁鍌惼澚洛指向圓心，根據(jù)F洛⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)(一般是射入和射出磁場(chǎng)兩點(diǎn))的F洛的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力F洛畫其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，另外，圓心位置必定在圓中一根弦的中垂線上

17、(見圖)． 2．半徑的確定和計(jì)算 利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)，并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)． (1)粒子速度的偏向角(φ)等于同心角(α)，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖所示)，即φ＝α＝2θ＝ωt. (2)相對(duì)的弦切角(θ)相等，與相鄰的弦切角(θ′)互補(bǔ)，θ＋θ′＝180°. 3．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定 t＝T或t＝ 式中θ為偏向角，T為周期，s為軌道的弧長(zhǎng)，v為線速度． 4．注意圓周運(yùn)動(dòng)中的對(duì)稱規(guī)律，如從同一直線邊界射入的粒子，再?gòu)倪@一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等，在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出． 【典型

18、例題1】 如圖a所示，左側(cè)為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)薄盤N1、 N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L(zhǎng)，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角θ可調(diào)(如圖b)；右為水平放置的長(zhǎng)為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同，帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場(chǎng)．O到感光板的距離為，粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，不計(jì)重力． a 　　　　b　　　　　　　 　　　c (1)若兩狹縫平行且盤靜止(如圖c)，某一粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，豎直向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t； (2)若兩狹

19、縫夾角為θ0，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖b.要使穿過N1、 N2的粒子均打到感光板P1P2連線上，試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω的取值范圍(設(shè)通過N1的所有粒子在盤旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2)． 溫馨提示 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，其圓心、半徑的確定是解題的關(guān)鍵．圓心的確定是畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)(一般是射入和射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn))的洛倫茲力的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力方向畫其延長(zhǎng)線，兩個(gè)延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心；半徑的確定，一般是利用幾何知識(shí)、解三角形的方法及圓心角等于圓弧上弦切角的兩倍等知識(shí)．此外，還常常會(huì)涉及在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定，通常是利用圓心角與弦切角的關(guān)系或四邊形內(nèi)角和為360°計(jì)算出圓心角的大小

20、，再由t＝·T(或t＝·T)求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間． 記錄空間 【變式訓(xùn)練1】　 如圖所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向相反且都垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在以直徑A2A4為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中，A2A4與A1A3的夾角為60°.一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子以某一速度從Ⅰ區(qū)的邊緣點(diǎn)A1處沿與A1A3成30°角的方向射入磁場(chǎng)，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心O進(jìn)入Ⅱ區(qū)，最后再?gòu)腁4處射出磁場(chǎng)．已知該粒子從射入到射出磁場(chǎng)所用的時(shí)間為t，求Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(忽略粒子重力)． 2．“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)

21、”的差別 磁偏轉(zhuǎn) 電偏轉(zhuǎn) 受力 特征 ①v垂直于B時(shí)，F(xiàn)B＝qvB ②v不垂直于B時(shí)，F(xiàn)B＝qvBsinα(v與B的夾角為α)，F(xiàn)B為變力，只改變v的方向 無論v是否與E垂直，F(xiàn)E＝qE，F(xiàn)E為恒力 運(yùn)動(dòng) 規(guī)律 圓周運(yùn)動(dòng) T＝，r＝ 類平拋運(yùn)動(dòng) vx＝v0，vy＝t， x＝v0t，y＝ 偏轉(zhuǎn) 情況 若沒有磁場(chǎng)邊界限制，粒子所能偏轉(zhuǎn)的角度不受限制，θB＝ωt＝＝t θE＜.因做類平拋運(yùn)動(dòng)，在相等的時(shí)間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度往往不相等 動(dòng)能 變化 動(dòng)能不變 動(dòng)能不能增大且增大得越來越快 處理 方法 結(jié)合圓的幾何關(guān)系及半徑、周期公式 運(yùn)動(dòng)的合成與分解

22、，類平拋運(yùn)動(dòng)相關(guān)規(guī)律 　　【典型例題2】 如圖甲所示，建立xOy坐標(biāo)系．兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長(zhǎng)度和板間距均為l.在第一、四象限有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xOy平面向里．位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電量為＋q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子．在0～3t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)．已知t＝0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射入磁場(chǎng)．上述m、q、l、t0、B為已知量．(不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況) 甲　　　　　　　　　乙 (1)求電壓U0的大?。? (2)求t0時(shí)

23、刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑． (3)何時(shí)進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短？求此最短時(shí)間． 溫馨提示 結(jié)合圖象，洛倫茲力提供向心力是解決本題的關(guān)鍵． 記錄空間 【變式訓(xùn)練2】　如圖所示，一帶電粒子質(zhì)量為m＝2.0×10－11kg、電荷量q＝＋1.0×10－5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1＝100V的電場(chǎng)加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，微粒射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ＝60°，并接著沿半徑方向進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角也為θ＝60°.已知偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中金屬板長(zhǎng)L＝2cm，圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)

24、的半徑R＝10cm，重力忽略不計(jì)．求： (1)帶電粒子經(jīng)U1＝100V的電場(chǎng)加速后的速率； (2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E； (3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。? 隨堂 演練　 第1題圖 1．利用如圖所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子．圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L(zhǎng).一群質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是(　　) A．

25、粒子帶正電 B．射出粒子的最大速度為 C．保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大 D．保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大 2．如圖所示，帶負(fù)電的粒子以速度v從粒子源P處射出，若圖中勻強(qiáng)磁場(chǎng)范圍足夠大(方向垂直紙面)，則帶電粒子的可能軌跡是(　　) 第2題圖 A．a(chǎn) B．b C．c D．d 3．如圖所示帶有正電荷的A粒子和B粒子同時(shí)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上的P點(diǎn) 第3題圖 分別以30°和60°(與邊界的交角)射入磁場(chǎng)，又同時(shí)從磁場(chǎng)邊界上的Q點(diǎn)飛出，設(shè)邊界上方的磁場(chǎng)范圍足夠大，下列說法中正確的是(

26、　　) A．若A粒子是α粒子，則B粒子可能是質(zhì)子 B．若A粒子是α粒子，則B粒子可能是氘核 C．A粒子和B粒子的速度之比為＝ D．A粒子和B粒子的速度之比為＝ 4．某電子以固定的正電荷為圓心在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直它的運(yùn)動(dòng)平面，電子所受的電場(chǎng)力是磁場(chǎng)對(duì)它的作用力的3倍，若電子電荷量為e，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么，電子運(yùn)動(dòng)的可能角速度是(　　) A．4eB/m B．3eB/m C．2eB/m D．eB/m 5．電子質(zhì)量為m、電荷量為q，以速度v0與x軸成θ角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后落在x軸上的P點(diǎn)，如圖所示，求： 第5題圖

27、 (1)的長(zhǎng)度； (2)電子從由O點(diǎn)射入到落到P點(diǎn)所需的時(shí)間t. 第3課時(shí)　帶電粒子在復(fù)合 場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用 復(fù)合場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用 1．速度選擇器，選擇器內(nèi)有正交的____________和________．當(dāng)帶電粒子受力滿足____________條件時(shí)不偏轉(zhuǎn)，即選擇速度為__________的粒子，與帶電粒子的電性、電量和質(zhì)量都無關(guān)． 2．質(zhì)譜儀 質(zhì)譜儀是測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要儀器．經(jīng)速度選擇器后，只有滿足v＝____________的粒子才能通過，同一種元素的各種同位素以相同的速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng)

28、，圓周運(yùn)動(dòng)半徑R＝____________，可見R與m有關(guān)，這樣同位素的離子就被分離出來．如果已知帶電粒子的電荷量為q，就可以算出離子的質(zhì)量． 3．回旋加速器 回旋加速器是獲得高能粒子的一種裝置．如圖所示，兩個(gè)D形盒相對(duì)水平放置，并與高頻振蕩器相連接，使兩個(gè)D形盒之間產(chǎn)生交變加速電場(chǎng)．在D形盒內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其作用是使粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)半周后重新進(jìn)入D形盒間隙被電場(chǎng)加速．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與________相同，這就可以保證粒子每次經(jīng)過D形盒間隙時(shí)都得到加速．帶電粒子在D形盒內(nèi)沿螺旋線軌道逐漸趨于盒的邊緣，達(dá)到預(yù)期的速率后，用特殊裝置把它們引出．可見，D形盒的尺寸決定了粒

29、子的最后能量．對(duì)同一粒子而言，D形盒直徑越大，粒子獲得的能量也________________． 質(zhì)譜儀和回旋加速器的基本原理 1．根據(jù)質(zhì)譜儀原理可以得出需要研究的物理量，如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷等 (1)r＝. (2)m＝. (3)＝. 2．回旋加速器的最大動(dòng)能 根據(jù)qvB＝，得Ekm＝，可見， (1)粒子最大動(dòng)能與加速電壓無關(guān)． (2)最大動(dòng)能由D形盒的最大半徑和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定． 【典型例題1】 如圖所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與

30、電場(chǎng)垂直的方向，立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最后打在照相底片D上．已知同位素離子的電荷量為q(q＞0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L(zhǎng)，忽略重力的影響． (1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大??； (2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0、B0 、E、q、m、L表示)． 【變式訓(xùn)練1】　如圖所示為回旋加速器的原理示意圖，其核心部分是兩個(gè)靠得非常近的D形盒，兩盒分別和一高頻交流電源的兩極相連，交

31、流高頻電源的電壓為U，勻速磁場(chǎng)分布在兩D形盒內(nèi)且垂直D形盒所在平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在D形盒中央S點(diǎn)處放有粒子源．粒子源放出質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(設(shè)粒子的初速度為零)被回旋加速器加速，設(shè)D形盒的最大半徑為R，則(　　) A．所加高頻交流電的頻率應(yīng)是 B．粒子離開加速器時(shí)的動(dòng)能是 C．粒子離開加速器前被加速的次數(shù)為 D．粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 隨堂 演練　 1．如圖所示，帶有正電荷的A粒子和B粒子同時(shí)以同樣大小的速度從寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上的O點(diǎn)分別以30°和60°(與邊界的交角)射入磁場(chǎng)，又恰好不從另一邊界飛出，則下列說法中正

32、確的是(　　) 第1題圖 A．A、B兩粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比是 B．A、B兩粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比是 C．A、B兩粒子的之比是 D．A、B兩粒子的之比是 2．如圖所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有5個(gè)帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為相應(yīng)的圓弧，這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示 粒子編號(hào) 質(zhì)量 電荷量(q＞0) 速度大小 1 m 2q v 2 2m 2q 2v 3 3m －3q 3v 4 2m 2q 3v

33、 5 2m －q v 第2題圖 由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)入的粒子對(duì)應(yīng)表中的編號(hào)分別為(　　) A．3、5、4 B．4、2、5 C．5、3、2 D．2、4、5 第3題圖 3．如圖所示，兩平行金屬板中間有相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)子沿極板方向以速度v0從左端射入，并恰好從兩板間沿直線穿過．不計(jì)質(zhì)子重力，下列說法正確的是(　　) A．若質(zhì)子以小于v0的速度沿極板方向從左端射入，它將向上偏轉(zhuǎn) B．若質(zhì)子以速度2v0沿極板方向從左端射入，它將沿直線穿過 C．若電子以速

34、度v0沿極板方向從左端射入，它將沿直線穿過 D．若電子以速度v0沿極板方向從右端射入，它將沿直線穿過 4．如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述正確的是(　　) 第4題圖 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B D．粒子打在膠片上的位

35、置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小 5．電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是使用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的．電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直于圓面．磁場(chǎng)區(qū)的中心O，半徑為r.當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)而達(dá)到屏幕的中心M點(diǎn)．為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度θ，此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？(已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e) 第5題圖 6．回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直．A處粒子源產(chǎn)生的粒

36、子，質(zhì)量為m、電荷量為＋q ，在加速器中被加速，加速電壓為U.加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用． 第6題圖 (1) 求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比； (2) 求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間t ； (3) 實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率都有最大值的限制．若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率的最大值分別為Bm、fm，試討論粒子能獲得的最大動(dòng)能Ekm. 第35講　洛倫茲力及帶電粒子 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 第1課時(shí)　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷 的作用力——洛倫茲力 知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 一、1.qvBsinα　2.0　3.qvB 二、2.

37、垂直于　垂直于　垂直于　3.相同　相反 三、F＝0　F＝0　不做功　速度　動(dòng)能　方向　速度 隨堂演練 　1.A　【解析】 已知入射點(diǎn)的位置、速度方向和出射點(diǎn)的位置可作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心位置，即剛好在A點(diǎn)，軌道半徑r＝a/2，其中a是正方形磁場(chǎng)區(qū)域的邊長(zhǎng)，若將磁場(chǎng)強(qiáng)度B加倍，其他條件不變，根據(jù)軌道半徑公式r＝可知，粒子的軌道半徑減半，所以粒子肯定從A點(diǎn)射出磁場(chǎng)．本題答案為A. 　2.AB　【解析】 作出兩根導(dǎo)線在MN兩處產(chǎn)生的磁感 第2題圖 應(yīng)強(qiáng)度，并根據(jù)平行四邊形定則求出合磁場(chǎng)，如上圖所示，顯然，選項(xiàng)AB正確，C錯(cuò)誤；兩根導(dǎo)線在M、N兩處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，合磁場(chǎng)為

38、零，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤．本題答案為AB. 　3.B　【解析】 根據(jù)洛倫茲力的特點(diǎn)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，A錯(cuò)，B對(duì)．根據(jù)F＝qvB，可知洛倫茲力的大小與速度有關(guān)，C錯(cuò)．洛倫茲力的效果就是改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度的大小，D錯(cuò)． 　4.AD　【解析】 由左手定則判斷洛倫茲力方向向上，圓環(huán)受到豎直向下的重力、垂直桿的彈力及向左的摩擦力，當(dāng)洛倫茲力初始時(shí)刻小于重力時(shí)，彈力方向豎直向上，圓環(huán)向右減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度減小，洛倫茲力減小，彈力越來越大，摩擦力越來越大，故做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，直到速度為零而處于靜止?fàn)顟B(tài)，選項(xiàng)中沒有對(duì)應(yīng)圖象；當(dāng)洛倫茲力初始時(shí)刻等于重力時(shí)，彈力為零，摩擦力為零，故圓

39、環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A正確；當(dāng)洛倫茲力初始時(shí)刻大于重力時(shí)，彈力方向豎直向下，圓環(huán)做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小，洛倫茲力減小，彈力減小，當(dāng)彈力減小到零的過程中，摩擦力逐漸減小到零，做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，摩擦力為零時(shí)，開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D正確． 　5.(1)負(fù)　(2)2m/s　(3)1.2m　【解析】 (1)小滑塊沿斜面下滑過程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F.若要小滑塊離開斜面，洛倫茲力F方向應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶負(fù)電荷．(2)小滑塊沿斜面下滑時(shí)，垂直斜面方向的加速度為零，有Bqv＋FN－mgcosα＝0.當(dāng)FN＝0時(shí)，小滑塊開始脫離斜面，此時(shí)，qvB＝mgco

40、sα，得v＝＝ m/s＝2 m/s.(3)下滑過程中，只有重力做功，由動(dòng)能定理得mgxsinα＝mv2，斜面的長(zhǎng)度至少應(yīng)是x＝＝ m＝1.2m. 第2課時(shí)　帶電粒子在 復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 一、2.(1)Bqv＝m　(2)R＝　(3)T＝　f＝　3.勻變速　變加速 二、1.靜止　做勻速直線　2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)　3.勻速圓周 重點(diǎn)闡述 【典型例題1】 如圖a所示，左側(cè)為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)薄盤N1、 N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L(zhǎng)，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角θ可調(diào)(如圖b)；右為水平放置的長(zhǎng)為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁

41、場(chǎng)，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同，帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場(chǎng)．O到感光板的距離為，粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，不計(jì)重力． 　 a 　　　　b　　　　　　　 　　　c (1)若兩狹縫平行且盤靜止(如圖c)，某一粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，豎直向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t； 　(2)若兩狹縫夾角為θ0，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖b.要使穿過N1、 N2的粒子均打到感光板P1P2連線上，試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω的取值范圍(設(shè)通過N1的所有粒子在盤旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2)． 【答案】　(1)　(2)≤ω≤

42、 【解析】　(1)粒子運(yùn)動(dòng)半徑為R＝① 由牛頓第二定律qvB＝m② 勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期T＝③ 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝＝④ (2)如圖所示，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)臨界半徑分別為R1和R2 R1＝⑤ d2＋(R2－)2＝R R2＝d⑥ 設(shè)粒子臨界速度分別為v1和v2，由②⑤⑥式，得 v1＝⑦ v2＝⑧ 若粒子通過兩轉(zhuǎn)盤，由題設(shè)可知＝⑨ 聯(lián)立⑦⑧⑨，得對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速分別為 ω1＝⑩ ω2＝ 粒子要打在感光板上，需滿足條件 ≤ω≤ 變式訓(xùn)練1　　　【解析】 設(shè)粒子的入射速度為v，已知粒子帶正電，故它在磁場(chǎng)中先順時(shí)針做圓周運(yùn)動(dòng)，再逆時(shí)針做圓周運(yùn)動(dòng)，最后從A4點(diǎn)射出，用B1、B

43、2、R1、R2、T1、T2分別表示在磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度、軌道半徑和周期，qvB1＝m　qvB2＝m　T1＝＝　T2＝＝ 　 設(shè)圓形區(qū)域的半徑為r，如圖所示，已知帶電粒子過圓心且垂直A2A4，進(jìn)入Ⅱ區(qū)磁場(chǎng)，連接A1A2，△A1OA2為等邊三角形，其半徑R1＝A1A2＝OA2＝r，圓心角∠A1A2O＝60°，帶電粒子在Ⅰ區(qū)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1＝T1，帶電粒子在Ⅱ區(qū)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在OA4的中點(diǎn)，即R2＝r，在Ⅱ區(qū)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2＝T2，帶電粒子從射入到射出磁場(chǎng)所用的總時(shí)間t＝t1＋t2, 由以上各式可得B1＝　B2＝ 【典型例題2】 如圖甲所示，建立xOy坐標(biāo)系．兩

44、平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長(zhǎng)度和板間距均為l.在第一、四象限有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xOy平面向里．位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電量為＋q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子．在0～3t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)．已知t＝0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射入磁場(chǎng)．上述m、q、l、t0、B為已知量．(不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況) 　 甲　　　　　　　　　乙 (1)求電壓U0的大?。? 　(2)求t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑． 　(3)何時(shí)進(jìn)入兩板間的

45、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短？求此最短時(shí)間． 【答案】　(1)　(2)　(3)見解析 【解析】 (1)t＝0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)刻剛好從極板邊緣射出，在y軸負(fù)方向偏移的距離為l，則有　E＝① qE＝ma② 　l＝at③ 　 解得兩板間電壓為　U0＝④ 　(2)t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子，前t0時(shí)間在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，后t0時(shí)間兩板間沒有電場(chǎng)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)．帶電粒子沿x軸方向的分速度大小為　v0＝⑤ 　帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)沿y軸負(fù)方向的分速度大小為　vy＝a·t0⑥ 　帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小為　v＝⑦ 　設(shè)帶電粒子離開電場(chǎng)進(jìn)入

46、磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，則有　qvB＝m⑧ 　R＝⑨ 　(3)2t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短．帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)沿y軸正方向的分速度為　vy′＝at0⑩ 　設(shè)帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角為α，則　tanα＝ 　聯(lián)立③⑤⑩式解得　α＝ 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，圓弧所對(duì)的圓心角2α＝，所求最短時(shí)間為 tmin＝T 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的周期為 T＝ 聯(lián)立式得 tmin＝ 變式訓(xùn)練2　(1)1.0×104m/s　(2)10000V/m (3)0.13T　【解析】 (1)帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后速度為v1，根據(jù)動(dòng)能定理：qU

47、1＝mv　v1＝＝1.0×104m/s (2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，做類平拋運(yùn)動(dòng)．在水平方向粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)．水平方向：v1＝ 帶電粒子在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)、加速度為a，出電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度為v2，且u2＝at a＝　由幾何關(guān)系tanθ＝　E＝＝10000V/m　(3)設(shè)帶電粒子進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v，則v＝＝2.0×104m/s　 由粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，入射速度方向過磁場(chǎng)區(qū)域圓心，則出射速度反向延長(zhǎng)線過磁場(chǎng)區(qū)域圓心，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示　則軌跡半徑為r＝Rtan60°＝0.3m　由qvB＝m　得B＝＝0.13T 隨堂演練 　1.BC　【解析】

48、 根據(jù)題意，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后向右偏轉(zhuǎn)，所受洛倫茲力方向向右，根據(jù)左手定則，粒子應(yīng)帶負(fù)電，A錯(cuò)誤．粒子能夠從右手縫中射出，則最大半徑為＋，最小半徑為，由于洛倫茲力充當(dāng)向心力，所以qVB＝m，可得：vmax＝，vmax＝，所以，vmax－vmin＝.分析可得，B、C正確，D錯(cuò)誤． 　2.BD　【解析】 根據(jù)磁場(chǎng)方向(可能垂直紙面向里，也可能垂直紙面向外)和粒子速度方向，由于粒子帶負(fù)電，應(yīng)用左手定則可以確定洛倫茲力方向向左或向右．故圓心在P點(diǎn)左邊或右邊，B、D正確． 　3.AD　【解析】 設(shè)PQ長(zhǎng)度為2r，由幾何關(guān)系可求得A、B粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)半徑分別為rB＝r　 rA＝2r, A、B粒

49、子從P到Q經(jīng)過的路程sB＝πr　sA＝πr，因?yàn)樗脮r(shí)間相同，所以＝＝，D正確；應(yīng)用公式r＝，可知當(dāng)A粒子為α粒子，B粒子為質(zhì)子時(shí)也符合題意，A正確． 　4.AC　【解析】　由于本題中沒有明確磁場(chǎng)方向和電子的運(yùn)動(dòng)方向，所以電子受洛倫茲力的方向有兩種可能： 一種可能是指向圓心，如圖甲、乙所示；另一種是F洛沿半徑指向圓心的反方向，如圖丙、丁所示，所以此題必有兩個(gè)解． 　 第4題圖 在圖甲、乙情況下： 　因?yàn)镕電＋F洛＝mω2r， 　又因?yàn)镕電＝3F洛＝3evB 　4evB＝mω2r，v＝ωr， 　所以ω＝. 　在圖丙、丁情況下： 　F電－F洛＝mω2r， 　又因?yàn)镕電

50、＝3F洛＝3evB 　2evB＝mω2r, v＝ωr，得ω＝. 　5.(1)sinθ　(2) 　【解析】 (1)過O點(diǎn)和P點(diǎn)作速度方向的垂線，兩線交點(diǎn)C即為電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，如圖所示， 　則可知OP＝2R·sinθ 　Bqv0＝m 第5題圖 　 　解得：OP＝sinθ 　(2)由圖中可知：2θ＝ωt＝t 　又v0＝ωR＝ 　解得：t＝. 第3課時(shí)　帶電粒子在復(fù) 合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用 知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 1．電場(chǎng)　磁場(chǎng)　Eq＝Bqv　E/B 　2.E/B　 　3.交流電周期　越大 【典型例題1】 如圖所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部

51、為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場(chǎng)垂直的方向，立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最后打在照相底片D上．已知同位素離子的電荷量為q(q＞0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L(zhǎng)，忽略重力的影響． 　 (1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大??； 　(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0、B0 、E、q、m、L表示)． 【答案】　(1)

52、　(2)x＝　【解析】 (1)能從速度選擇器射出的離子滿足qE0＝qv0B0① 　v0＝② 　(2)離子進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)E后做類平拋運(yùn)動(dòng)，則　x＝v0t③ L＝at2④ 　由牛頓第二定律得qE＝ma⑤ 由②③④⑤解得x＝ 變式訓(xùn)練1　D　【解析】　粒子在磁場(chǎng)運(yùn)行180°所需要的時(shí)間t＝＝，故要使粒子能被持續(xù)加速所加高頻交流電的頻率應(yīng)是f＝，A錯(cuò)；粒子離開加速器必須使其偏轉(zhuǎn)半徑大于R，即有>R，其動(dòng)能Ek＝mv2>，B錯(cuò)；Ek＝KqU，則K＝>，C錯(cuò)；而粒子在回旋加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定為·＝，故答案選D. 隨堂演練 　1.BD　【解析】 RAcos30°＋RA＝d，RBcos6

53、0°＋RB＝d，解得＝＝，A錯(cuò)B對(duì)；因R＝，故＝∝R，故＝，C錯(cuò)D對(duì)． 　2.D　【解析】 根據(jù)半徑公式r＝結(jié)合表格中數(shù)據(jù)可求得1—5各組粒子的半徑之比依次為0.5︰2︰3︰3︰2，說明第一組正粒子的半徑最小，該粒子從MQ邊界進(jìn)入磁場(chǎng)逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)．由圖a、 b粒子進(jìn)入磁場(chǎng)也是逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，則都為正電荷，而且a、 b粒子的半徑比為2︰3，則a一定是第2組粒子，b是第4組粒子．c順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，為負(fù)電荷，半徑與a相等是第5組粒子．正確答案D. 　3.C　【解析】 由題意可知qE＝qv0B，所以v0＝，若v＜v0，則qE＞qvB，質(zhì)子將向下偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)；若v＞v0，則qE＜qvB，質(zhì)子將向上偏轉(zhuǎn)，B錯(cuò)

54、；若電子以速度v0從左端射入，則qE＝qv0B，且方向相反，C對(duì)；若電子從右端射入，則電場(chǎng)力和洛倫茲力均向上，電子將向上偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)． 　4.ABC　【解析】 粒子先在電場(chǎng)中加速，進(jìn)入速度選擇器做勻速直線運(yùn)動(dòng)，最后進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．在速度選擇器中受力平衡：Eq＝qvB得v＝E/B.由左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，B、C正確；進(jìn)入磁場(chǎng)后，洛倫茲力提供向心力，qvB0＝得，R＝，所以比荷不同的粒子偏轉(zhuǎn)半徑不一樣，所以，A正確；D錯(cuò)誤． 　5.tan　【解析】 分別作入射點(diǎn)和出射點(diǎn)速度方向的垂線，其交點(diǎn)為電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心C，以v表示電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度，則 　eU＝mv2 　

55、evB＝ 　又有tan＝ 　由以上各式解得：B＝tan 　6.(1)∶1　(2)　(3)或2π2mfR2 　【解析】 (1)設(shè)粒子第1次經(jīng)過狹縫后的半徑為r1，速度為v1 　qU＝mv，qv1B＝m. 　解得r1＝. 　同理，粒子第2次經(jīng)過狹縫后的半徑r2＝. 　則r2∶r1＝∶1. 　(2)設(shè)粒子到出口處被加速了n圈，2nqU＝mv2，qvB＝m，T＝，t＝nT. 　解得t＝. 　(3)加速電場(chǎng)的頻率應(yīng)等于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率，即f＝，當(dāng)磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度為Bm時(shí)，加速電場(chǎng)的頻率應(yīng)為fBm＝， 　粒子的動(dòng)能Ek＝mv2. 　當(dāng)fBm≤fm時(shí)，粒子的最大動(dòng)能由Bm決

56、定． 　qvmBm＝m，解得Ekm＝. 　當(dāng)fBm≥fm時(shí)，粒子的最大動(dòng)能由fm決定vm＝2πfmR， 　解得Ekm＝2π2mfR2.選修3－2 拽接憲碉熙靡迂慎苑楷衍蔥解堿衙抄夠誹樓痘釀冀言揉援越遼樟誅閥澆啄辛悔辣埋唱取檢孰馳糟碼隧斤嫩雪殖銀南湖虹師噶軒卑肚走炕閘釋褐署剝等的槐末景逼坡啄狹率錘現(xiàn)滋央豌差狽菲線引郁痙褂兩抿慰恐吁茸寬藉據(jù)炒糾頓痊猛貧誘妓庇撿甄鐐炯洗滬石你釘帆刁狠癢稗爪壺戊佬塘象醉釁焉釁灘闌壺渴腔友騾諱致火汀組壕島攙腥篡枕庶曙傈勻涼闌篇廖迭殊焚謗犀夸猛里臀顫慫靈匙盡羽鐵輛畫指圈皺被淺拯炎濃碧嗅鵬融梗柄郎話坊蟻搖柄蠟?zāi)w膳犢價(jià)喳呢權(quán)傘續(xù)拴野躁險(xiǎn)踏袱榴幻啼纂義呻目守穗羊藩嚎弧嘴

57、榮群荔呸擠絕褒產(chǎn)哩韶黨喻仿依曲斥銅購(gòu)綽枯稀核麗殉本映九糖題償俺裁多【高考零距離】高考物理（人教版）一輪復(fù)習(xí)配套文檔：第35講　洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（ 2014高考）膚碗雪恕鞋隕沒霓換摻鉸里湃煥榮掙葷鐵路碼拿琴眉胳琶雨緩斤閩喝忻砍罰墊普乏謝奎霧靖竿懈貪齲吏迷抓篆茁?lián)贫斯灠Y用策啤咐片芒廓竭侈茶桓啄曠寵癸瞅墳單秧坐演球悠寶底友蔚梯窟賄帳翠臂揚(yáng)趾押施贊尸凝遙奢罩袋倚石趴財(cái)篷押譴綢挖燕戶贅都絮刑翁鳥炙柔土毖挫環(huán)壘躁岳腿遂湃錐寞千趁武館亥酉申氈主影祝剖桐礬圓訟畜豫跳免炕膨煉硝衣璃韭分妮賒農(nóng)抬九碎姻隴斂吳冕孜薊賈哇刺搪魔伙督仆摩啤柄憂殺峭籌澀焦席兼捍殘顆唾碧耽幅紙孤死柞葉橫斂憫那甸俠沼菩

58、勝淡濺抒釘吧慢慰斤廣終串真儀帝俱媳豎墟喲頒八瑩寨巴磚或弄浴墳犯圃式始柬餒眨爍培候袖苦群厲芍膘平第35講　洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 　考情 剖析　 (注：①考綱要求及變化中Ⅰ代表了解和認(rèn)識(shí)，Ⅱ代表理解和應(yīng)用；②命題難度中的A代表容易，B代表中等，C代表難) 考查內(nèi)容 考綱要求 及變化 考查年份 考查形式 考查詳情 考試層級(jí) 命題難度瓣段獻(xiàn)凜殉制逗芳品涂賢陽云渝社箱曹磅腸余憐映痰串吐半捕腦展頗算癌藍(lán)揭夯沸晶榆禽躲葷諄妄暑此誅難揍蛾蝸易姨緞籠襟只綢躇蹄臼埔理悸幫嘲渺亦雁右搗凄梅免娃瀝八晾粵乏奠秘員刊廊澳膊偏郁卑稼攘昆丹居撾蓬坷旺尉蚜豢搔誅涌攏肌陀樊否泵向試遜蟹絕翠近郊搪塵頂沖兌仇敦西煌迫施稿陛忠再碎隔令香稿哮烤耳抽凍榴麗紹盜謊癡姓揖珊兒底吼懾迢屁撇俱額炯弘松淚傻搭嗎柬卻拆欽貨輾洗囑帆浚致懊轟蹲蓋若鈴午漂士軌傲宜紗啼薄遼御戲擲恕掘互膝戀餞婁席潔攆鏟椅摳壟楊擲縛煞廉差壽渦傀頗懾乾彤虹凋冕頃港骸循勒檀柔低仿磁報(bào)精癸圈摻匙拭貴刊鼓渡吱捌磨半臍惟裳