(物理)2011年新课标高中总复习：专题7带电粒子在复合场中的运动.ppt

专题七 带电粒子在复合场中的运动;变试题1 （2008·天津)在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图7-2-2所示．不计粒子重力，求：;(1)M、N两点间的电势差UMN； (2)粒子在磁场中运动的轨道半径r； (3)粒子从M点运动到P点的总时间t. ; (1)设粒子过N点时速度v，有 v=2v0② 粒子从M点运动到N点的过程，有 qUMN= mv2- ③ UMN= ④ (2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为O′N，有 qvB= ⑤ r= ⑥;(3)由几何关系得ON=rsinθ⑦ 粒子在电场中运动的时间t1，有ON=v0t1⑧t1= ⑨ 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T= ⑩ 设粒子在磁场中运动的时间t2，有 t2= ? t2= ? t=t1+t2 t= ? ;变试题2 (2010·四川)如图7-2-3所示，电源电动势E0 =15V，内阻r0=1 Ω ，电阻 R1=30 Ω ，R2=60 Ω.间距d=0.2m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场．闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度v=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g=10m/s2.;(1)闭合电路的外电阻为 R=Rx+ =(29+ )Ω =49Ω ① 根据闭合电路的欧姆定律： I= = A=0.3A② R2两端的电压为： U2=E0-I(Rx+r0)=(15-0.3×30)V=6V③ R2消耗的功率为： P2= = =0.6W④;(2)小球进入电磁场做匀速圆周运动，说明重力和电场力等大反向，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律qBv=m ⑤ q =mg ⑥ 联立⑤⑥化简得： U2= ⑦ 小球做匀速圆周运动的初末速度的夹角等于圆心角为60°，根据几何关系得R=d ⑧;联立⑦⑧，代入数据 U2= 干路电流为 I= = A=0.2A⑨ Rx= -r =( -1) =54 ⑩ ;类型3变化场组合类运动问题;(1)求粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值； (2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用h表示)； (3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图所示，磁场的变化改为如图丙所示，试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程)．;(1)因粒子在0～t0,2t0～3t0,4t0～5t0这三段时间内只受电场力作用，粒子做匀加速直线运动；因粒子运动周期T= =t0，则在t0～2t0,3t0～4t0这两段时间内只受洛伦兹力作用，恰好能完成一个完整的圆周运动，轨迹如图(a)；第三问中磁场为图丙所示，粒子在t0～2t0,3t0～4t0这两段时间内，不再是完整的圆周运动，前半个周期与后半个周期半圆绕行方向相反，轨迹如图(b)所示．;(1)设粒子在0～ t0时间内运动的位移大小为x1 x1 = a= 又已知t0 = ，h= 解得： = (2)粒子在t0～2t0时间内只受洛伦兹力作用，且速度与磁场方向垂直，所以粒子做匀速圆周运动．设运动速度大小为v1 ，轨道半径为R1 ，周期为T，则v1=a t0 ，qv1B0= 解得： R1 = ;;qv2B0 = 解得： R2 = 由于x1+x2+R2＜h ，粒子恰好又完成一个周期的圆周运动．在4t0～5t0时间内，粒子运动到正极板[如图(a)所示]．因此粒子运动的最大半径R2 =;(3)粒子在板间运动的轨迹如图(b)所示 ;【评析】本题综合考查了对力学、电场、磁场知识的掌握和灵活运用能力．该类题目要分段分析运动情景，绘出运动示意图，是解决此类问题的关键．;变试题1(2010·安徽)如图7-3-2甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图7-3-2乙所示)，电场强度的大小为E0，E0表示