高考物理总复习第九章磁场能力课带电粒子在复合场中的运动市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptxVIP

能力课带电粒子在复合场中运动1/61[热考点]带电粒子在复合场中运动实例分析命题角度1质谱仪原理和分析1.作用 测量带电粒子质量和分离同位素仪器。2/612.原理(如图1所表示)图13/614/61图25/61答案D6/61命题角度2盘旋加速器原理和分析7/614.盘旋加速器解题思绪 (1)带电粒子在缝隙电场中加速、交变电流周期与磁场周期相等，每经过磁场一次，粒子加速一次。 (2)带电粒子在磁场中偏转、半径不停增大，周期不变，最大动能与D形盒半径相关。8/61【例2】(·常州模拟)盘旋加速器是加速带电粒子装置，其关键部分是分别与高频交流电源两极相连接两个D形金属盒，两盒间狭缝中形成周期性改变电场，使粒子在经过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底匀强磁场中，如图3所表示。设D形盒半径为R。若用盘旋加速器加速质子时，匀强磁场磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则以下说法正确是()图3A.质子被加速后最大速度不可能超出2πfRB.质子被加速后最大速度与加速电场电压大小相关C.高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变电流D.不改变B和f，该盘旋加速器也能用于加速α粒子9/61答案A10/61命题角度3霍尔效应原理和分析1.定义：高为h，宽为d金属导体(自由电荷是电子)置于匀强磁场B中，当电流经过金属导体时，在金属导体上表面A和下表面A′之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电压。2.电势高低判断：如图4，金属导体中电流I向右时，依据左手定则可得，下表面A′电势高。图411/6112/61图513/6114/61答案D15/61命题角度4速度选择器、磁流体发电机16/61【例4】在如图6所表示平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子()图617/61答案B18/61【变式训练】(多项选择)当前世界上正研究一个新型发电机叫磁流体发电机，如图7所表示表示它发电原理：将一束等离子体(即高温下电离气体，含有大量带正电和负电粒子，而从整体来说呈中性)沿图中所表示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷。在磁极配置如图中所表示情况下，以下说法正确是()图719/61A.A板带正电B.有电流从b经用电器流向aC.金属板A、B间电场方向向下D.等离子体发生偏转原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力解析由左手定则，A板带负电，则电流从b经用电器流向a，金属板间电场方向向上，故选项B、D正确。答案BD20/61处理实际问题普通过程：21/61[常考点]带电粒子在复合场中运动命题角度1带电粒子在组合场中运动 带电粒子在组合场中运动，实际上是几个经典运动过程组合(如：电场中加速直线运动、类平抛运动；磁场中匀速圆周运动)，所以处理这类问题要分段处理，找出各段之间衔接点和相关物理量。22/61【例5】(·天津理综，11)平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向匀强电场，如图8所表示。一带负电粒子从电场中Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴距离为到x轴距离2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，问：图8(1)粒子抵达O点时速度大小和方向；(2)电场强度和磁感应强度大小之比。23/61解析(1)在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴距离为L，到y轴距离为2L，粒子加速度为a，运动时间为t，有设粒子抵达O点时沿y轴方向分速度为vyvy＝at③24/61(2)设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到电场力为F，由牛顿第二定律可得F＝ma⑧又F＝qE⑨设磁场磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为R，所受洛伦兹力提供向心力，有25/6126/61“5步”突破带电粒子在组合场中运动问题27/61命题角度2带电粒子在叠加场中运动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，则带电体做复杂曲线运动，可用动能定理求解。28/613.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)若协力不为零，带电体可能做复杂曲线运动，可用能量守恒定律或动能定理求解。29/61【例6】(·广东惠州一调)平面OM和水平面ON之间夹角为30°，其横截面如图9所