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1、磁场 第 九 章第3讲带电粒子在复合场中的运动1知 识 梳 理 自 测2核 心 考 点 突 破3阶段培优微专题42 年 高 考 模 拟知识梳理自测 1复合场与组合场： (1)复合场：电场、_、重力场共存，或其中某两场共存。 (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现。 知识点知识点 带电粒子在复合场、组合场中的运动带电粒子在复合场、组合场中的运动磁场 2带电粒子在复合场中运动情况分类 (1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于_状态或_状态。 (2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小_，方向_时
2、，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做_运动。 (3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在_时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。 (4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。静止匀速直线运动相等相反匀速圆周一条直线上 思维诊断： (1)利用回旋加速器可以将带电粒子的速度无限制地增大。() (2)粒子能否通过速度选择器，除与速度有关外，还与粒子的带电正、负有关。() (3)磁流体发电机中，根据左手定则，可以确定正、负粒子的
3、偏转方向，从而确定正、负极或电势高低。() (4)带电粒子在复合场中受洛伦兹力情况下的直线运动一定为匀速直线运动。() (5)质谱仪是一种测量带电粒子质量并分析同位素的仪器。() 1下列装置中，没有利用带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理的是()D解析解析洗衣机将电能转化为机械能，不是利用带电粒子在磁场中的偏转洗衣机将电能转化为机械能，不是利用带电粒子在磁场中的偏转制成的，所以制成的，所以D符合题意。符合题意。 2带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将() A可能做直线运动 B可能做匀减速运动
4、C一定做曲线运动 D可能做匀速圆周运动 解析带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动或匀速圆周运动，C正确。CC核心考点突破考点一考点一现代科技中的电磁场问题现代科技中的电磁场问题例例 1CD类题演练 1 D A霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势 B公式中的d指元件上下表面间的距离 C霍尔系数kH是一个没有单位的常数 D霍尔系数kH的单位是m3s1A1 这类问题的特点是电场、磁场或重力场依次出现，包含空间上先后出现和时间上先后出现，磁场或电场与无场区交替出现相组合的场等。其运动形式包含匀速直线
5、运动、匀变速直线运动、类平抛运动、圆周运动等，涉及牛顿运动定律、功能关系等知识的应用。考点二考点二带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动 1在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质在电场强度为在电场强度为E的匀强电场的匀强电场中中在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁的匀强磁场中场中初速度为零初速度为零做初速度为零的匀加速直线做初速度为零的匀加速直线运动运动保持静止保持静止初速度垂直场线初速度垂直场线做匀变速曲线运动做匀变速曲线运动(类平抛运类平抛运动动)做匀速圆周运动做匀速圆周运动初速度平行场线初速度平行场线做匀变速直线运动做匀变速直线运动做匀速直线运动做匀速直线运动特点特点受恒力作用
6、，做匀变速运动受恒力作用，做匀变速运动洛伦兹力不做功，动能不变洛伦兹力不做功，动能不变 2“电偏转”和“磁偏转”的比较电偏转电偏转磁偏转磁偏转偏转条件偏转条件带电粒子以带电粒子以vE进入匀强电场进入匀强电场带电粒子以带电粒子以vB进入匀强磁场进入匀强磁场受力情况受力情况只受恒定的电场力只受恒定的电场力只受大小恒定的洛伦兹力只受大小恒定的洛伦兹力运动情况运动情况类平抛运动类平抛运动匀速圆周运动匀速圆周运动运动轨迹运动轨迹抛物线抛物线圆弧圆弧物理规律物理规律类平抛规律、牛顿第二定律类平抛规律、牛顿第二定律牛顿第二定律、向心力公式牛顿第二定律、向心力公式例例 2 (1)求匀强电场的电场强度大小E；
7、(2)求粒子离开区域时的位置坐标； (3)要使粒子从区域的上边界离开磁场，可在区域内加垂直于纸面向里的匀强磁场。试确定磁感应强度B的大小范围，并说明粒子离开区域时的速度方向范围。类题演练 2 BCD 带电体在复合场中运动的归类分析 1磁场力、重力并存 (1)若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。 (2)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。 2电场力、磁场力并存(不计重力) (1)若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。 (2)若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体做复杂的曲线运动，可用动能定理求解。考点三考点三带电体在复合场中的运动带
8、电体在复合场中的运动 3电场力、磁场力、重力并存 (1)若三力平衡，带电体做匀速直线运动。 (2)若重力与电场力平衡，带电体做匀速圆周运动。 (3)若合力不为零，带电体可能做复杂的曲线运动，可用能量守恒定律或动能定理求解。 特别提醒：(1)若带电粒子在电场力、洛伦兹力、重力三力并存的情况下运动轨迹是直线，则粒子一定做匀速直线运动。 (2)由于洛伦兹力随速度的改变而变化，从而导致速度发生新的变化，因此受力分析时要特别注意速度的变化对洛伦兹力的影响。例例 3 解析(1)小球从B运动到C做直线运动，受力如图，电场力方向与电场强度方向相同，则小球带正电荷。 答案(1)正电荷(2)27.6J(3)2.2
9、6m (2018湖北荆门检测)(多选)如图所示，绝缘光滑斜面与水平面成角，质量为m、带电荷量为q(q0)的小球从斜面上h高度处以初速度为v0沿着平行于斜面底边MN方向射出，整个装置处在平行斜面向上的匀强磁场中，如果斜面足够大，且小球能够沿斜面到达底边MN。已知重力加速度为g，则下列判断正确的是( )类题演练 3 BD2年高考模拟 1(2018全国卷，24)如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求： (1)磁场的磁感应强度大小； (2)甲、乙两种离子的比荷之比。 (1)求粒子从P到M所用的时间t； (2)若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出，同样能由M进入磁场，从N射出。粒子从M到N的过程中，始终在环形区域中运动，且所用的时间最少，求粒子在Q时速度v0的大小。 (2)粒子进入匀强磁场后做匀速圆周运动，其周期与速度、半径无关，运动时间只由粒子所通过的圆弧所对的圆心角的大小决定。故当轨迹与内圆相切时，所用的时间最短。设粒子在磁场中的轨迹半径为r，由几何关系可得