20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)-專題三-第二講-磁場(chǎng)-帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-學(xué)案(編輯修改稿)
2025-04-05 05:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,結(jié)合等邊三角形邊長(zhǎng),畫出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡圖,結(jié)合幾何關(guān)系求得加速電場(chǎng)的電壓。(2)求出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期,根據(jù)幾何關(guān)系求出從S點(diǎn)發(fā)射出的某帶電粒子從S點(diǎn)發(fā)射到第一次返回S點(diǎn)經(jīng)歷的周期的個(gè)數(shù),從而得出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間?！ ☆愵}演練6.(多選)如圖所示,在某空間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)有一直線PQ與水平面成45176。角,在PQ兩側(cè)存在垂直于紙面且方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。位于直線上的a點(diǎn)有一粒子源,能不斷地水平向右發(fā)射速率不等的相同粒子,粒子帶正電,電荷量為q,質(zhì)量為m,所有粒子運(yùn)動(dòng)過程中都經(jīng)過直線PQ上的b點(diǎn),已知ab=d,不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用力,則粒子的速率可能為( ) 7.(多選)如圖(a)所示,在半徑為R的虛線區(qū)域內(nèi)存在周期性變化的磁場(chǎng),其變化規(guī)律如圖(b)所示。薄擋板MN兩端點(diǎn)恰在圓周上,且MN所對(duì)的圓心角為120176。在t=0時(shí),一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,以初速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB射入場(chǎng)區(qū),運(yùn)動(dòng)到圓心O后,做一次半徑為R2的完整的圓周運(yùn)動(dòng),再沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),在B點(diǎn)與擋板碰撞后原速率返回(碰撞時(shí)間不計(jì),電荷量不變),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖(a)所示。粒子的重力不計(jì),不考慮變化的磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電場(chǎng),下列說法正確的是( )(b)中B0=2mvqR(b)中T0=(π+1)Rv=0時(shí),質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,以初速度v從A點(diǎn)沿AO入射,偏轉(zhuǎn)、碰撞后,仍可返回A點(diǎn),在0≤x≤d的區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng),在x0的區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)。一質(zhì)子從點(diǎn)P3d,d2處以速度v0沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),t=0時(shí),恰從坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)按圖乙所示規(guī)律變化,以垂直于紙面向外為正方向。已知質(zhì)子的質(zhì)量為m,電荷量為e,重力不計(jì)。(1)求質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小和方向。(2)若質(zhì)子在0~T2時(shí)間內(nèi)從y軸飛出磁場(chǎng),求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值。(3)若質(zhì)子從點(diǎn)M(d,0)處離開磁場(chǎng),且離開磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)相同,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小及磁場(chǎng)變化周期T。素養(yǎng)提升微課堂 圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁聚焦和磁發(fā)散模型核心歸納磁聚焦磁發(fā)散電性相同的帶電粒子平行射入圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),如果軌跡半徑與磁場(chǎng)半徑相等,則粒子從磁場(chǎng)邊界上同一點(diǎn)射出,磁場(chǎng)邊界在該點(diǎn)的切線與入射方向平行帶電粒子從圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界上同一點(diǎn)射入,如果軌跡半徑與磁場(chǎng)半徑相等,則粒子出射方向與磁場(chǎng)邊界在入射點(diǎn)的切線方向平行說明磁聚焦和磁發(fā)散是相反的過程,滿足運(yùn)動(dòng)的可逆性。典例分析【典例】如圖所示,真空中有一半徑r= m的圓形磁場(chǎng),與坐標(biāo)原點(diǎn)相切,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2103 T,方向垂直于紙面向外,在x=1 m和x=2 m之間的區(qū)域內(nèi)有一沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,電場(chǎng)強(qiáng)度E=103 N/C。在x=3 m處有一垂直于x軸方向的足夠長(zhǎng)的熒光屏,從O點(diǎn)處向不同方向發(fā)射出速率相同、比荷qm=1109 C/kg且?guī)д姷牧Ｗ?粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡在紙面內(nèi),一個(gè)速度方向沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子,恰能從磁場(chǎng)最右側(cè)的A點(diǎn)離開磁場(chǎng),不計(jì)粒子重力及其相互作用,求:(1)沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度大小和粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。(2)速度方向與y軸正方向成θ=30176。角(如圖中所示)射入磁場(chǎng)的粒子,離開磁場(chǎng)時(shí)的速度方向。(3)按照(2)中條件運(yùn)動(dòng)的粒子最后打到熒光屏上的位置坐標(biāo)。解題指導(dǎo)審題讀取題干獲取信息圓形磁場(chǎng),與坐標(biāo)原點(diǎn)相切。從O點(diǎn)處向不同方向發(fā)射出速率相同、比荷qm=1109C/kg且?guī)д姷牧Ｗ映醪脚袛嗔Ｗ舆\(yùn)動(dòng)情境屬于磁發(fā)散模型,粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可能沿x軸向右一個(gè)速度方向沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子,恰能從磁場(chǎng)最右側(cè)的A點(diǎn)離開磁場(chǎng)粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于磁場(chǎng)圓的半徑,滿足磁發(fā)散的條件不計(jì)粒子重力及其相互作用粒子在磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力,做類平拋運(yùn)動(dòng)。粒子出電場(chǎng)后不受力,做勻速直線運(yùn)動(dòng)破題首先在解答(1)問時(shí)根據(jù)題意確定粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于磁場(chǎng)圓的半徑,判斷出本題考查磁發(fā)散模型,然后在此思路引導(dǎo)下解題就事半功倍了?！ ☆愵}演練1.如圖所示,一束不計(jì)重力的帶電粒子沿水平方向向左飛入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后發(fā)生偏轉(zhuǎn),都恰好能從磁場(chǎng)區(qū)域的最下端P孔飛出磁場(chǎng),則這些粒子( ),平行金屬板A和B間的距離為d,現(xiàn)在A、B板上加上如圖乙所示的方波形電壓,t=0時(shí),A板比B板的電勢(shì)高,電壓的正向值為u0,反向值為u0?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電的粒子組成的粒子束,沿A、B板間的中心線O1O2以速度v0=3qu0T3dm射入,所有粒子在A、B板間的飛行時(shí)間均為T,不計(jì)重力影響。(1)求粒子射出電場(chǎng)時(shí)的位置離O2點(diǎn)的距離范圍及對(duì)應(yīng)的速度。(2)若要使射出電場(chǎng)的粒子經(jīng)某一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都能通過圓形磁場(chǎng)邊界的一個(gè)點(diǎn)而便于再收集,求對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑和相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。第二講 磁場(chǎng) 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)體系構(gòu)建真題感悟高考真題 解析導(dǎo)體棒MN受到的安培力為F=BIL。根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,導(dǎo)體棒ML與LN的電阻之和是導(dǎo)體棒MN電阻的2倍,導(dǎo)體棒MN的電流是導(dǎo)體棒ML與LN電流的2倍,導(dǎo)體棒處在同一磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒ML與LN的有效長(zhǎng)度與導(dǎo)體棒MN相同,。根據(jù)左手定則,導(dǎo)體棒ML與LN受到安培力的合力方向與導(dǎo)體棒MN受到的安培力方向相同,故選B?！〗馕鲈O(shè)L1在a、b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1a、B1b,L2在a、b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B2a、B2b,根據(jù)安培定則可知,B1a=B1b,方向均垂直紙面向里。B2a=B2b,B2a方向垂直紙面向里,
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