高考物理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用考點(diǎn)總結(jié)-wenkub
2022-09-09 08:59:13 本頁(yè)面
【正文】 試題，解答時(shí)必須領(lǐng)會(huì)題設(shè)條件，選取合適的規(guī)律，第三問(wèn)是在原題的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，考查粒子在復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的條件．該題還可以進(jìn)一步改造考查粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件． 1．帶正電的甲、乙、丙三個(gè)粒子 (不計(jì)重力 )分別以速度 v甲 、 v 乙 、 v丙 垂直射入電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直的復(fù)合場(chǎng)中，其軌跡如圖 8－ 3－ 8所示，則下列說(shuō)法正確的是 ( ) A． v甲 v乙 v丙 B． v甲 v乙 v丙 C．甲的速度可能變大 D．丙的速度不一定變大 圖 8－ 3－ 8 解析： 由左手定則可判斷正電荷所受洛倫茲力向上，而所受的電場(chǎng)力向下，由運(yùn)動(dòng)軌跡可判斷 qv甲 BqE即 v甲 ，同理可得 v乙 ＝ ， v丙 ，所以 v甲 v乙 v丙 ，故 A正確，B錯(cuò)；電場(chǎng)力對(duì)甲做負(fù)功，甲的速度一定減小，對(duì)丙做正功，丙的速度一定變大，故 C、 D錯(cuò)誤． 答案： A 2． (2020 .過(guò) B點(diǎn)作磁場(chǎng)邊界的垂線，根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，顯然有 Rsinθ＝ d，所以 R＝ 2d， m＝ .電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 答案： 2．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (1)當(dāng)帶電粒子所受合外力為零時(shí)，將在復(fù)合場(chǎng)中靜止或 做 運(yùn)動(dòng)． (2)由洛倫茲力提供向心力，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)． 一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．復(fù)合場(chǎng)： 、 和重力場(chǎng)并存或兩種場(chǎng)并存，或 分區(qū)域存在．粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，要考慮 、 的作用，有時(shí)也要考慮重力的作用． 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 電場(chǎng)力 磁場(chǎng)力 勻速直線 研究帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，要明確各種不同力的性質(zhì)、特點(diǎn)，正確畫(huà)出其運(yùn)動(dòng)軌跡，選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律求解． 二、復(fù)合場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例 1．速度選擇器 如圖 8－ 3－ 1所示，所受重力可 忽略不計(jì)的帶電粒子垂直射入 正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的 復(fù)合場(chǎng)空間，所受電場(chǎng)力和洛 倫茲力方向相反，大小相等． 即 Eq＝ Bqv，所以 v＝ ① 凡是符合 ① 式的粒子能順利通過(guò)場(chǎng)區(qū)從 O2孔射出，凡是不符合 ① 式的粒子均不能從 O2孔射出． 圖 8－ 3－ 1 2．磁流體發(fā)電機(jī) 如圖 8－ 3－ 2所示，等離子噴入磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)區(qū)域中有兩塊金屬板 a和 b，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到 a、 b板產(chǎn)生電勢(shì)差．最大電勢(shì)差可達(dá) (B為磁感應(yīng)強(qiáng)度， d為兩板間距， v為噴射速度 )． Bdv 1．三種場(chǎng)的特點(diǎn)比較 力的特點(diǎn) 功和能的特點(diǎn) 重力場(chǎng) ① 大小 G＝ mg ② 方向豎直向下 ① 重力做功和路徑無(wú)關(guān) ② 重力做功改變物體的重力勢(shì)能，且 WG＝ ΔEp減少 力的特點(diǎn) 功和能的特點(diǎn) 靜電場(chǎng) ① 大小： F＝ qE ② 方向：正電荷受力方向與該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同 (或負(fù)電荷受力的方向與該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反 ) ① 電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān) ② 電場(chǎng)力做功改變物體的電勢(shì)能，且 W電＝ ΔEp減少 磁場(chǎng) ① 大?。?F＝ qvB ② 方向：垂直于 v和 B決定的平面 洛倫茲力不做功 2．帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) (1)兩種場(chǎng)中帶電粒子偏轉(zhuǎn)的特征 分類 項(xiàng)目 勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) 產(chǎn)生條件 帶電粒子以速度 v0垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng) 帶電粒子以速度 v0垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 受力特征 F＝ qE(恒力 ) F＝ qv0B(變力 ) 運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 分類 項(xiàng)目 勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 軌跡 拋物線 圓或圓弧 處理方法 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 vx＝ v0 vy＝ x＝ v0t y＝ R＝ T＝ (2)帶電粒子在兩種場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)處理方法對(duì)比 1．如圖 8－ 3－ 3所示，水平放置的兩塊長(zhǎng)直平行金屬板 a、 b相距 d＝ m， a、 b間的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E＝ 105 N/C， b板下方整個(gè)空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B＝ T、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．今有一質(zhì)量為 m＝ 10－ 25 kg、電荷量為 q＝ 10－ 18C的帶正電的粒子 (不計(jì)重力 )，從貼近 a板的左端以 v0＝ 106 m/s的初速 度水平射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，剛好從狹縫 P處穿過(guò) b板而垂直進(jìn) 入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后粒子回到 b板的 Q處 (圖中未畫(huà)出 )．不計(jì) 板 a、 b的厚度，求 P、 Q之間的距離 L. 圖 8－ 3－ 3 解析： 粒子從 a板左端運(yùn)動(dòng)到 P處，由動(dòng)能定理得 qEd＝ mv2－ mv02 代入數(shù)據(jù)，解得 v＝ 106 m/s cosθ＝ ， 代入數(shù)據(jù)解得 θ＝ 30176。 可知，弧 AB所 對(duì)圓心角 θ＝ 60176。 ，設(shè)出射點(diǎn) C到 A點(diǎn)的距離為 x1，由圖可知 x1＝ R1＝ 2( ＋ 1)d.┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ (3分 ) 若初速度向左上方，帶電粒子從 PQ邊界上的 D點(diǎn)射出，設(shè)出射點(diǎn) D到 A點(diǎn)距離為 x2，由圖可知 x2＝ R2＝ 2( － 1)d.┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ (3分 ) [答案 ] (1) 或 (2)2( ＋ 1)d或 2( － 1)d 本題只告訴帶電粒子射入的初速度與 PQ成 45176。 74176。 從入射界面這邊反向 飛出，如圖 8－ 2－ 7所示，于是形成了多解． 4．運(yùn)動(dòng)具有周期性形成多解 帶電粒子在部分是電場(chǎng)、部分是磁場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往運(yùn)動(dòng)具有周期性，因而形成多解． 圖 8－ 2－ 7 4．長(zhǎng)為 L的水平極板間，有垂 直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感 應(yīng)強(qiáng)度為 B，板間距離為 L，板不 帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為 m、電荷量為 q的帶正電粒子 (重力不計(jì) )，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁場(chǎng)以速度 v水平入射，如圖 8－ 2－ 8所示，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是 ( ) 圖 8－ 2－ 8 A．使粒子速度 v B．使粒子速度 v C．使粒子速度 v D．使粒子速度 解析： 如圖所示，粒子能從右邊穿出的 運(yùn)動(dòng)半徑臨界值為 r1，有 r12＝ L2＋ (r1－ )2， 得 r1＝ r1＝ 得 v1＝ ， 所以 v 時(shí)粒子能從右邊穿出． 粒子從左邊穿出的運(yùn)動(dòng)半徑的臨界值為 r2，由 r2＝ 得 v2 ＝ ，所以 v 時(shí)粒子能從左邊穿出．故選項(xiàng) A、 B 正確． 答案： AB (2020廣東理基 )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(wú)關(guān) D．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向 解析： F＝ qvB，洛倫茲力的特點(diǎn)是永遠(yuǎn)與運(yùn)動(dòng)方向垂直，永不做功，因此選 B. 答案： B 三、帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做
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