2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（3）-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案.doc

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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（3）-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 會(huì)分析、處理帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的。 2.會(huì)分析、處理帶電粒子在組合場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的。 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】 帶電粒子的受力分析、運(yùn)動(dòng)分析 【課前預(yù)學(xué)】 1．疊加場(chǎng)與組合場(chǎng) (1)疊加場(chǎng)：電場(chǎng)、 磁場(chǎng) 、重力場(chǎng)共存，或其中某兩場(chǎng)共存． (2)組合場(chǎng)：電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，或在同一區(qū)域，電場(chǎng)、磁場(chǎng)分時(shí)間段交替出現(xiàn)． 2．三種場(chǎng)的比較 名稱 力的特點(diǎn) 功和能的特點(diǎn) 重力場(chǎng) 大?。篏＝mg方向：豎直向下 重力做功與路徑無(wú)關(guān)重力 做功改變物體的重力勢(shì)能 靜電場(chǎng) 大?。篎＝qE 方向：正電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同；負(fù)電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反 電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)W＝qU 電場(chǎng)力做功改變電勢(shì)能 磁場(chǎng) 洛倫茲力F＝qvB方向可用左手定則判斷 洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的動(dòng)能 3．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分類 (1)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做 。 (2)勻速圓周運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力大小相等 ，方向相反時(shí)，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做 。 (3)較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上，粒子做 曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線。 (4)分階段運(yùn)動(dòng) 帶電粒子可能依次通過(guò)幾個(gè)情況不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成。 【課中學(xué)習(xí)】 一、 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析 電荷在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一般有兩種情況： (1)直線運(yùn)動(dòng)：如果電荷在疊加場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，一定是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，合力為零． (2)圓周運(yùn)動(dòng)：如果電荷在疊加場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，一定是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力和電場(chǎng)力的合力為零，洛倫茲力提供向心力． 例1 如圖所示，某空間存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面水平向里。E=10N/C,B=1T，現(xiàn)在有一個(gè)質(zhì)量m=2kg、q=+2C的液滴以某速度垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入該區(qū)域恰能作勻速直線運(yùn)動(dòng)。g取10m/．這個(gè)速度的大小是 ，方向是 。 例2　一帶電微粒在如圖所示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求：(1)該帶電微粒的電性？(2)該帶電微粒的旋轉(zhuǎn)方向？(3)若已知圓的半徑為r，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，重力加速度為g，則線速度為多少？ 二、 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析 帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是指粒子從電場(chǎng)到磁場(chǎng)、或從磁場(chǎng)到電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)．通常按時(shí)間的先后順序分成若干個(gè)小過(guò)程，在每一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中從粒子的受力性質(zhì)、受力方向和速度方向的關(guān)系入手，分析粒子在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)． 例3如圖所示，在y＞0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方向；在y＜0的空間中，存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)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(dòng)粒子，經(jīng)過(guò)y軸上y=h處的點(diǎn)P1時(shí)速率為v0，方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過(guò)x軸上x=2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)y軸上y=-2h處的P3點(diǎn)。不計(jì)重力。求： （1）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 （2）粒子到達(dá)P2時(shí)速度的大小和方向 （3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 【課后作業(yè)】 1 .如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一質(zhì)量為m，帶正電，電量為q的油滴以速度v與水平方向成45角進(jìn)入兩場(chǎng)區(qū)域（場(chǎng)區(qū)域足夠大），這個(gè)帶電油滴在場(chǎng)區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，則電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E=_________。磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大小B=__________。若油滴運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，突然將電場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上（場(chǎng)強(qiáng)的大小不變），此時(shí)油滴的加速度大小為_(kāi)___________，此后油滴將做__________運(yùn)動(dòng)。 2．帶電質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻速度方向如圖所示，所受的重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向相反，不計(jì)阻力，則在此后的一小段時(shí)間內(nèi)，帶電質(zhì)點(diǎn)將( 　) A．可能做直線運(yùn)動(dòng) B．可能做勻減速運(yùn)動(dòng) C．一定做曲線運(yùn)動(dòng) D．可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3．三個(gè)相同的小球a、b、c帶有相同電荷量的正電荷，從同一高度由靜止開(kāi)始下落，當(dāng)落下h1高度后a球進(jìn)入水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，b球進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，它們到達(dá)水平面上的速度大小分別用va、vb、vc表示，若不計(jì)空氣阻力，它們的關(guān)系是(　 　) A． va>vb＝vc B．va＝vb＝vc C．va>vb>vc D．va＝vb>vc 4．如圖所示，虛線空間中存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，有一個(gè)帶正電小球(電荷量為＋q，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁復(fù)合場(chǎng)上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過(guò)的是( 　) 5．如圖所示，兩板間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知一離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下，從靜止開(kāi)始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)，忽略重力，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．離子必帶正電荷 B．A和B點(diǎn)位于同一高度 C．離子在C點(diǎn)速度最大 D．離子在B點(diǎn)時(shí)，將沿原曲線返回A點(diǎn) 6．帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過(guò)軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)使小球從稍低些的b點(diǎn)開(kāi)始自由滑下，在經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不可能的是（ ） A．其動(dòng)能將會(huì)增大 B．其電勢(shì)能將會(huì)增大 C．小球所受的洛侖茲力將會(huì)增大 D．小球所受的電場(chǎng)力將會(huì)增大 7．如圖所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢(shì)差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為( 　) A．d隨v0增大而增大，d與U無(wú)關(guān) B．d隨v0增大而增大，d隨U增大而增大 C．d隨U增大而增大，d與v0無(wú)關(guān) D．d隨v0增大而增大，d隨U增大而減小 8.如圖所示, 在水平地面上方有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面(垂直于磁場(chǎng)方向的平面)做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度為g.(1)求此區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向.(2)若某時(shí)刻微粒在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí),速度與水平方向的夾角為60,且已知P點(diǎn)與水平地面間的距離等于其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.求該微粒運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)與水平地面間的距離. (3)當(dāng)帶電微粒運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí),將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉?lái)的1/2 (方向不變,且不計(jì)電場(chǎng)變化對(duì)原磁場(chǎng)的影響),且?guī)щ娢⒘Ｄ苈渲恋孛?求帶電微粒落至地面時(shí)的速度大小. 9.如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝210－3 T；磁場(chǎng)右邊是寬度L＝0.2 m、場(chǎng)強(qiáng)E＝40 V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一帶電粒子電荷量為q＝3.210－19 C的負(fù)電荷，質(zhì)量m＝6.410－27 kg，以v＝4104 m/s 的速度沿OO′垂直射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場(chǎng)，最后從電場(chǎng)右邊界射出．不計(jì)重力．求：(1)大致畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡(畫在題圖上)；(2)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；(3)帶電粒子飛出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能．