【南方凤凰台】高考物理二轮提优导学案：专题八带电粒子在复合场中的运动.pdf
-精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 能力呈现 【考情分析】 2011 2012 2013 带电粒子在 复合场中的运动 T15:带电粒子在 组合场中的运动 T15:带电粒子在 复合场中的运动 T15:带电粒子在交 变电磁场中的运动 【备考策略】 带电粒子在复合场中的运动是高考的重点和热点,如在复合场中的直线运动 以及依次通过电场和磁场的运动,题目与共点力平衡、牛顿运动定律、能量守恒、 动能定理、圆周运动等联系在一起,且多与实际问题相结合 ,主要考查学生分析问 题的能力、综合能力和利用数学方法解决问题的能力,题目综合性强、难度大 .分 析带电粒子在复合场中运动的方法可归纳为: 受力分析是根本 ,运动分析是关键 , 把握规律是重点 ,临界挖掘破难点 . 1. ( 多选)(2013 ·如东中学 ) 速度相同的一束不计重力的粒子由左端射入质谱仪 后的运动轨迹如图所示 ,则下列说法中正确的是 ( ) -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - A. 该束带电粒子带负电 B. 速度选择器的 P1极板带正电 C. 能通过狭缝 S0的带电粒子的速率等于 1 E B D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0,粒子的比荷越小 2. ( 多选)(2013 ·连云港一模 ) 如图所示为回旋加速器的示意图.其核心部分是两 个D 形金属盒 ,置于磁感应强度大小恒定的匀强磁场中,并与调频交流电源相连 .带 电粒子在 D 形盒中心附近由静止释放,忽略带电粒子在电场中的加速时间,不考虑 相对论效应 .欲使粒子在 D 形盒内运动的时间增大为原来的2倍,下列措施可行的是 ( ) A. 仅将磁感应强度变为原来的2倍 B. 仅将交流电源的电压变为原来的一半 C. 仅将D形盒的半径变为原来的 2 倍 D. 仅将交流电源的周期变为原来的2倍 3. (2013·扬州一模 ) 如图所示 ,有一正方形区域 ,CB为对角线 ,A、D分别为对应边 的中点 .一不计重力的带电粒子以速度v0沿CB 方向射入 .当在正方形平面内有垂直 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 于CB 方向的匀强电场 E时,粒子从 A点飞出 ,速率为 v1,所用时间为 t1; 当区域内有垂 直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场时 ,粒子从D点飞出 ,速率为 v2,所用时间为 t2. 则下列说法中正确的是 ( ) A. t1=t2B. t1t2 C. v1=v2D. v1v2 4. (2013 ·重庆 )如图所示 ,一段长方体形导电材料左右两端面的边长都为a和b, 内有带电荷量为 q的某种自由运动电荷 .导电材料置于方向垂直于其前表面 向里的匀强磁场中 ,内部磁感应强度大小为 B.当通以从左到右的稳恒电流I 时,测 得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低.由此可得 该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为( ) A. | | IB q aU ,负 B. | | IB qaU ,正 C. | | IB q bU ,负 D. | | IB q bU ,正 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 能力巩固 1. (2013·泰州中学 )如图所示 ,有理想边界的匀强磁场方向垂直纸面向外,磁感应 强度大小为 B.某带电粒子的比荷 (电荷量与质量之比 )大小为 k, 由静止开始经电 压为U的电场加速后 ,从O 点垂直射入磁场 ,又从P点穿出磁场 . 下列说法中正确的 是(不计粒子所受重力 ) ( ) A. 如果只增加 U,粒子可以从 dP之间某位置穿出磁场 B. 如果只减小 B,粒子可以从 ab边某位置穿出磁场 C. 如果既减小 U又增加B,粒子可以从 bc边某位置穿出磁场 D. 如果只增加 k, 粒子可以从 dP之间某位置穿出磁场 2. ( 多选)(2013 ·镇江一模 ) 如图所示 ,有一质量为 m 、电荷量为 +q的带电圆环恰 能套进倾斜绝缘粗糙的固定杆上,整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中.现 给圆环沿杆向上的初速度v0,杆足够长 .则在圆环沿杆向上运动的过程中,下列圆环 的v t 图象可能正确的是 ( ) -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 3. ( 多选)(2013 ·浙江) 在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的离子 P +和P3+经 电压为 U的电场加速后 ,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一 定的宽度的匀强磁场区域,如图所示 .已知离子 P +在磁场中转过 =30°后从磁场 右边界射出 .在电场和磁场中运动时 ,离子P +和P3+( ) A. 在电场中的加速度之比为11 B. 在磁场中运动的半径之比为 3 1 C. 在磁场中转过的角度之比为12 D. 离开电场区域时的动能之比为13 4. (2013 ·扬泰南连淮三模 ) 如图所示 ,在xOy平面内有一范围足够大的匀强电场, 电场强度大小为 E,电场方向在图中未画出 .在yl 的区域内有磁感应强度为B的 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 匀强磁场 ,磁场方向垂直于 xOy平面向里 .一电荷量为 +q、 质量为 m 的粒子从 O 点由静 止释放 ,运动到磁场边界 P点时的速度刚好为零 ,P点坐标为 (l,l),不计粒子所受 重力. (1) 求从O 到P的过程中电场力对带电粒子做的功,并判断匀强电场的方向 . (2) 若该粒子在 O 点以沿 OP 方向、大小 v0=2 E B的初速度开始运动 ,并从P点离开磁 场,此过程中运动到离过 OP 的直线最远位置时的加速度大小a=2 qE m ,则此点离 OP 直 线的距离是多少 ? (3) 若有另一电荷量为 -q 、质量为 m 的粒子能从 O 点匀速穿出磁场 ,设l= 2 2 2mE qB , 求该粒子离开磁场后到达y轴时的位置坐标 . 专题八带电粒子在复合场中的运动 【能力摸底】 1. BC 2. BC 3. B 4. C 【能力提升】 例1 (1) v=2 qEd m ,与x轴正方向间夹角 =45° (2) B0= 2 mE qd (3) t=(2+) 2md qE -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 例2 (1) v=2 gL (2) v3= 2 2gL (3) t= ( 2)m qB 例3 (1) v0= 0 2 qE m (2) B0= (2 -1)nm q (n=1,2,3 ) (3) 速度为零时 ,横坐标 x=0, 纵坐标 y= 000 0 00 0 2k( -2 ) 2( -2) Ett B kEt B (k=1,2,3 ) 例4 (1) L= 00 2 TqU m (2) v n= 0q nU m (3) 00 91 48 TqU m 【能力巩固】 1. D 2. BD 3. BCD 4. (1) 根据动能定理 ,从O 到P的过程中电场力对带电粒子做的功W= Ek=0, 直线OP 是等势线 ,带电粒子能在复合场中运动到P点,则电场方向应为斜向右下与x 轴正方向成 45°. 甲乙 (2) 磁场中运动到离直线 OP 最远位置时 ,速度方向平行于 OP.洛伦兹力方向垂直 于OP,设此位置粒子速度为 v、离OP 直线的距离为 d, 如图丙所示 ,则 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - qvB-qE=ma, qEd= 1 2 mv 2- 1 2 m 2 0 v , 解得v= 3 2 E B ,d= 2 mE qB . 丙丁 (3) 设粒子做匀速直线运动速度为v1,则qv1B=qE. 设粒子离开 P点后在电场中做类平抛运动的加速度为a', 设从P点运动到 y轴的过 程中,粒子在 OP 方向的位移大小为 x, 如图丁所示 ,则 2l+x= 1 2 a't 2,qE=ma',x=v 1t, 解得x= 2 4mE qB . 粒子通过 y轴时的纵坐标 y=2l+ 2x= 2 8 2mE qB .( 或写成 y=4l)
