2014广东物理《高考专题》(二轮)复习课件：专题四 第10讲带电粒子在组合场、复合场中的运动.ppt

【总结提升】带电粒子在复合场中运动的处理方法 (1)弄清复合场的组成特点。 (2)正确分析带电粒子的受力及运动特点。 (3)画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律。 ①若只有两个场且正交。例如，电场与磁场中满足qE=qvB或重力场与磁场中满足mg=qvB或重力场与电场中满足mg=qE，都表现为匀速直线运动或静止，根据受力平衡列方程求解。 ②三场共存时，合力为零，受力平衡，粒子做匀速直线运动。其中洛伦兹力F=qvB的方向与速度v垂直。 ③三场共存时，粒子在复合场中做匀速圆周运动。mg与qE相平 衡，有mg=qE，由此可计算粒子比荷，判定粒子电性。粒子在 洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，应用受力平衡和牛顿运动定 律结合圆周运动规律求解，有 ④当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时， 一般用动能定理或能量守恒定律求解。 【变式训练】(2013·苏州一模)如图所示，在MN、PQ间同时存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面水平向外，电场在图中没有标出。一带电小球从a点射入场区，并在竖直面内沿直线运动至b点，则小球( ) A.一定带正电 B.受到电场力的方向一定水平向右 C.从a到b过程，克服电场力做功 D.从a到b过程中可能做匀加速运动 【解析】选C。无论电场方向沿什么方向，小球带正电还是负电，电场力与重力的合力是一定的，且与洛伦兹力等大反向，故要使小球做直线运动，洛伦兹力恒定不变，其速度大小也恒定不变，故D错误；只要保证三个力的合力为零，因电场方向没确定，故小球电性也不确定，A、B均错误；由WG+W电=0可知，重力做功WG0，故W电0，小球一定克服电场力做功，C正确。 【变式备选】如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直于xOy平面向里的匀强磁场，在第四象限内存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场强度相等的匀强电场。一质量为m、电量为q的带电质点，从y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限，然后经过x轴上x=-2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰能做匀速圆周运动，之后经过y轴上y=-2h处的P3点进入第四象限。试求： (1)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小。 (2)带电质点在第四象限空间运动过程中的最小速度。 【解析】(1)质点从P2到P3的运动过程中，重力与电场力平衡， 洛伦兹力提供向心力。则qE=mg 解得 在第二象限内从P1到P2的运动过程是只在重力作用下的平抛运 动，即 那么质点从P2点进入复合场时的速度为 方向与x轴负方向成45°角，运动轨迹如图所示。 质点在第三象限内满足 由几何知识可得：(2R)2=(2h)2+(2h)2 所以 (2)质点进入第四象限，水平方向做匀速直线运动，竖直方向 做匀减速直线运动。当竖直方向的速度减小到零时,此时质点 速度最小，也就是说最小速度vmin是v在水平方向的分量，则 方向沿x轴正方向。 答案：(1) (2) 方向沿x轴正方向 热点考向 3 电磁场技术的应用 【典例3】(2013·巴中一模)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图。现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S，无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是( ) A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕 B.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕 C.a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氘、氚、氕 D.a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氚、氘、氕 【解题探究】 (1)同位素的特点是相同的_______，不同的_______。 (2)同位素在加速电场中，动能定理的表达式是 。 (3)同位素在偏转磁场中，_________提供向心力，表达式为 。 质子数 中子数 洛伦兹力 【解析】选D。根据 得， 比荷最大的是 氕，最小的是氚，所以进入磁场时速度从大到小排列的顺序是 氕、氘、氚，故A、B错误。 进入偏转磁场有 氕比荷最大，轨 道半径最小，c对应的是氕，氚比荷最小，则轨道半径最大，a 对应的是氚，故C错误，D正确。 【总结提升】 几种常见的电磁场应用实例 1.质谱仪： (1)用途：测量带电粒子的质量和分析同位素。 (2)原理：由粒子源S