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正文內(nèi)容

高考物理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用考點(diǎn)總結(jié)(編輯修改稿)

2024-10-04 08:59 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ( ) 圖 8- 2- 13 A.垂直于 v向右下方 B.垂直于紙面向里 C.垂直于紙面向外 D.垂直于紙面向里 解析: 由左手定則可判斷 A圖中洛倫茲力方向垂直于 v向左上方, B圖中洛倫茲力垂直于紙面向里, C圖中垂直于紙面向里, D圖中垂直于紙面向里,故 B、 D正確,A、 C錯(cuò)誤. 答案: BD 3. (2020中山模擬 ) 半徑為 r的圓形空間 內(nèi),存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁 場(chǎng),一個(gè)帶電粒子 (不計(jì)重力 )從 A點(diǎn)以 速度 v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中, 并從 B點(diǎn)射出. ∠ AOB= 120176。 ,如圖 8- 2- 14所示,則該帶電粒子在磁場(chǎng) 中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 ( ) 解析: 由 ∠ AOB= 120176。 可知,弧 AB所 對(duì)圓心角 θ= 60176。 ,故 t= 但題中已知條件不夠,沒(méi)有此項(xiàng)選擇, 另想辦法找規(guī)律表示 t= 從圖中分析有 R= ,則 D項(xiàng)正確. 答案: D 4. (2020淄博質(zhì)檢 )如圖 8- 2- 15所示, ABC為與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的邊長(zhǎng)為 a的 等邊三角形,磁場(chǎng)垂直于紙面向外, 比荷為 的電子以速度 v0從 A點(diǎn)沿 AB方向射入,欲使電子能經(jīng)過(guò) BC邊,則磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的取值應(yīng)為 ( ) 圖 8- 2- 15 A. B B. B C. B D. B 解析: 由題意,如圖所示,電子正好 經(jīng)過(guò) C點(diǎn),此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 R= = ,要想電子從 BC邊經(jīng)過(guò), 圓周運(yùn)動(dòng)的半徑要大于 ,由帶電 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的公式 r= 有 ,即B , C選項(xiàng)正確. 答案: C 5.如圖 8- 2- 16所示,一束電子 (電荷量為 e,所受重力可忽略不計(jì) )以速度 v0垂直 于磁場(chǎng)邊界和磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、寬度為 d, 電子穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)速度方向與原來(lái)入射方向的夾角 θ= 30176。 ,則電子的質(zhì)量為多少?穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是多長(zhǎng)? 圖 8- 2- 16 解析: 電子進(jìn)入磁場(chǎng)后,只受洛倫茲力,電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng).根據(jù)左手定則判斷出其所受洛倫茲力的大致方向,畫出大致軌跡,過(guò)圓弧上 A、 B兩點(diǎn)作運(yùn)動(dòng)方向的垂線,交于 O點(diǎn),則 O點(diǎn)即為圓周的圓心. 由幾何知識(shí)可以判斷,弧 AB所對(duì) 的圓心角和速度的偏向角相等, 都為 30176。 .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?。?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。 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓心為 O,半徑為 r,如圖所示,由幾何關(guān)系得 = rsin30176。 又 qvB= m 聯(lián)立以上各式,求得 L= 代入數(shù)據(jù),解得 L≈ cm. 答案: cm 1.常見運(yùn)動(dòng)形式的分析 (1)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)共同存在的復(fù)合場(chǎng)中,重力和電場(chǎng)力等大反向,兩個(gè)力的合力為零,粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直時(shí),帶電粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng). (2)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重
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