高考物理二輪復(fù)習(xí)專題突破專題五第2課時帶電粒子在復(fù)合場中的運動課件新人教版(編輯修改稿)
2025-02-04 13:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 mg ＝ qE , 即 E ＝mgq (2 分 ) 本課時欄目開關(guān) 知識方法聚焦 熱點題型例析 讀題 審題 解題 熱點題型例析 第 2課時 (2) 只有小球從進入磁場的位置離開磁 場 , 做豎直上拋運動 ,才能恰好回到 O 點 , 如右圖所示為小球的運動軌跡圖 . 在兩 磁場區(qū)域運動半徑均為 R , 可得 △ A B C 為等邊三角形 , 則小球從 O 點靜止下落 , 由動能定理可得 m g h ＝12m v2 (1 分 ) 由洛倫茲力提供向心力 , 則 Bq v ＝m v2R即 R ＝m vBq (2 分 ) 由幾何關(guān)系得 R ＝2 33d (2 分 ) 解得 h ＝2 d2q2B23 gm2 (1 分 ) 本課時欄目開關(guān) 知識方法聚焦 熱點題型例析 讀題 審題 解題 熱點題型例析 第 2課時 (3) 當(dāng)帶電小球從距 MN 的高度為 3 h 的 O ′ 點由靜止開始下落時 ,由動能定理得 3 mgh ＝12m v 21, 又 R1＝m v1qB, 故 R1＝ 2 d (2 分 ) 故在磁場區(qū)域 Ⅰ 偏轉(zhuǎn)的圓心角為 30176。 . 畫出 粒子的運動軌跡 , 如右圖所示 , 在中間勻速 直線運動過程中 , 粒子的速度方向與豎直 方向成 30176。 角 , 根據(jù)幾何關(guān)系 , 可得 y ＝ (6 － 2 3 ) d (2 分 ) 粒子自由落體和豎直上拋的總時間 t1＝ 22 3 hg＝4 dqBmg (1 分 ) 本課時欄目開關(guān) 知識方法聚焦 熱點題型例析 讀題 審題 解題 熱點題型例析 第 2課時 粒子圓周運動的總時間 t 2 ＝5π m3 qB (1 分 ) 粒子勻速直線運動的總時間 t 3 ＝ 2? 4 3 － 4 ? dv 1 (1 分 ) 一個來回的總時間 T ＝ t 1 ＋ t 2 ＋ t 3 ＝4 dqBmg＋5π m3 qB＋4 ? 3 － 1 ? mqB (1 分 ) 答案 ( 1) mgq (2) 2 d2 q 2 B 23 gm 2 ( 3) ( 6 － 2 3 ) d 4 dqBmg ＋ 5π m3 qB ＋ 4 ? 3 － 1 ? mqB 本課時欄目開關(guān) 知識方法聚焦 熱點題型例析 讀題 審題 解題 熱點題型例析 第 2課時 題型 2 帶電粒子在組合場中的運動分析 【 例 2 】 (22 分 ) 某儀器用電場和磁場來控制電子在材料表面上方的運動 , 如圖 3 所示 , 材料表面上方矩形區(qū)域 PP ′ N ′ N 充滿豎直向下的勻強電場 , 電場寬為 d ；矩形區(qū)域 NN ′ M ′ M 充滿垂直紙面向里的勻強磁場 , 磁感應(yīng)強度為 B , 長為 3 s , 寬為 s ；NN ′ 為磁場與電場之間的薄隔離層 . 一個電荷量為 e 、質(zhì)量為m 、初速度為零的電子 , 從 P 點開始 被電場加速經(jīng)隔離層垂直進入磁場 , 電子每次穿越隔離層 , 時間極短、運動方向不變 , 其動能損失是每次穿前動能的 10 % , 最后電子僅能從磁場邊界M ′ N ′ 飛出 . 不計電子所受重力 . 本課時欄目開關(guān) 知識方法聚焦 熱點題型例析 讀題 審題 解題 熱點題型例析 第 2課時 圖 3 (1) 控制電子在材料表面上方運動 , 最大的電場強度為多少？ (2) 若電子以上述最大電場加速 , 經(jīng)多長時間將第三次穿越隔離層？ (3) A 是 M ′ N ′ 的中點 , 若要使電子在 A 、 M ′ 間垂直于 AM ′飛出 , 求電子在磁場區(qū)域中運動的時間 . 本課時欄目開關(guān) 知識方法聚焦 熱點題型例析 讀題 審題 解題 熱點題型例析 第 2課時 【 情景建模 】 由于帶電粒子在磁場中運動的周期與速度無關(guān) ,所以帶電粒子是先在電場內(nèi)加速 , 磁場內(nèi)完成半個圓周進入電場減速 ,再反向加速的具有周期性的運動模型 . 解析 ( 1) 電子第一次穿越隔離層 , 在磁場中以最大半徑 s 做圓周運動時 , 電場強度最大 , 設(shè)進入磁場的速度為 v 由 e Ed ＝12m v2 (2 分 ) e v B ＝ mv2R (2 分 ) 得 E ＝5 B2es29 md (1 分 ) 本課時欄目開關(guān) 知識方法聚焦 熱點題型例析 讀題 審題 解題 熱點題型例析 第 2課時 (2) 電子第一次加速的末速度為 v1, 第一次加速的時間為 t1, 由 eEd ＝12m v 21得 , v1＝109v ＝eBsm109 (2 分 ) t1＝v1a＝v1Ee / m＝9 md5 esB109 (2 分 ) 在磁場中做圓周運動時間為 t2, 由 T ＝2π meB得 t2＝T2＝π meB (2 分 ) 電子再返回電場的速度為 v2, 第三次穿越隔離層的時間為 t3 v2＝910v ＝910eBsm (2 分 ) t3＝2 v2a＝2 v2Ee / m＝18 md5 esB910 (2 分 ) 所以 t 總 ＝ t1＋ t2＋ t3＝9 md5 eBs109＋18 md5 esB910＋π meB (1 分 ) 本課時欄目開關(guān) 知識
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