高考物理二轮复习提升 第一部分 专题三 第2讲 带电粒子在电场、磁场中的运动课件

第第2讲讲带电粒子在电场、磁场中的运动带电粒子在电场、磁场中的运动1(双选，2012 年新课标卷)如图 321所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一定的角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示的水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()图 321A所受重力与电场力平衡C动能逐渐增加B电势能逐渐增加D做匀变速直线运动解析：受力分析如图15所示，重力与电场力的合力与速度方向相反，所以粒子做匀减速直线运动，动能减小，所以A、C 错误，D正确；因为电场力与速度方向的夹角为钝角，所以电场力做负功，电势能增加，B 正确图15答案：BD2(双选，2012 年全国理综卷)质量分别为m1和m2、电荷量分别为 q1 和 q2 的两个粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运)动，已知两个粒子的动量大小相等下列说法正确的是(A若 q1q2，则它们做圆周运动的半径一定相等B若 m1m2，则它们做圆周运动的周期一定相等C若 q1q2，则它们做圆周运动的半径一定不相等D若 m1m2，则它们做圆周运动的周期一定不相等答案：AC3(双选，2012 年山东卷)图322中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷一带电粒子以一定的初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c 三点是实线与虚线的交点则该粒子()图 322A带负电B在 c 点所受的力最大C在 b 点的电势能大于在 c 点的电势能D由 a 点到 b 点的动能变化大于由 b 点到 c 点的动能变化解析：根据粒子的运动轨迹可知，粒子带正电，A 错误；根据库仑定律可知，离点电荷越近受力越大，B错误；从b点到c点电场力做正功，电势能减小，C正确；同心圆间距相等，所以a 点到b 点的电势差大于b 点到c 点的电势差，所以由a点到 b 点的动能变化大于由b 点到c 点的动能变化，D正确答案：CD(1)若两狭缝平行且盘静止(如图丙)，某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点 M 上，求该粒子在磁场中运动的时间 t；(2)若两狭缝夹角为0，盘匀速转动，转动方向如图乙要使穿过 N1、N2 的粒子均打到感光板P1、P2 的连线上，试分析盘转动的角速度的取值范围(设通过 N1 的所有粒子在盘旋转一圈的时间内都能到达 N2)图 323图 324广东省高考题中，2010 年考了带电粒子在磁场中的运动，2011 年考了带电粒子在复合场中的运动，2012 年也涉及了带电粒子在电场中的运动，所以2013 年高考出题方向极容易再考查带电粒子只在电场中或者只在磁场中的运动此讲是高考的热点，一般结合匀变速运动、圆周运动、功能关系，出现综合度较高的计算题，而且还考查运用数学知识解决物理问题的能力带电粒子在磁场中的运动【例1】(双选，2012年海南卷)空间存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图325中的正方形为其边界一束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但荷质比相同，且都包含不同速率的粒子不计重力，下列说法正确的是()图 325A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大答案：BD答案：B带电粒子在电场中的运动【例2】如图 327 所示，水平放置的两块平行金属板，板长L010 cm，两板的间距为d2 cm，一束电子以v04107m/s 的初速度从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到距离板 L45 cm、宽 D20 cm 的荧光屏上(不计重力，荧光屏中点在两板间的中央线上，电子质量为0.911030 kg，电荷量e1.61019 C)求：(1)若电子飞入两板前，是从静止开始经历了加速电场的加速，则该电场的电压多大？(2)为了使带电粒子能射中荧光屏所有的位置，两板间所加的电压应在什么范围内？图 327一般带电粒子在电场中的加速直线运动可用动能定理来求加速电压、加速后的速度等相关物理量；粒子在电场中的偏转是类平抛运动，可以用平抛运动的分解方法来解，最后从偏转电场出去打在屏幕上的运动是匀速直线运动，在分析时可以把最后的匀速运动分解到两个方向来解决问题(类似小船过河的问题)2如图 328 所示的是示波管的原理示意图从灯丝发射出来的电子经电压为 U1 的电场加速后，通过加速极板 A 上的小孔 O1 射出，沿中心线 O1O2 进入 MN 间的偏转电场，O1O2 与偏转电场方向垂直，偏转电场的电压为 U2，经过偏转电场的右端 P1 点离开偏转电场，然后打在垂直 O1O2 放置的荧光屏上的P2点已知平行金属极板 MN 间的距离为d，极板长度为L，极板的右端与荧光屏之间的距离为L.不计电子之间的相互作用力及其所受的重力，且电子离开灯丝的初速度可忽略不计(电子的质量为 m，电量为 e)求：(1)电子通过小孔 O1 时的速度大小 v0；(2)电子通过 P1 点时偏离中心线 O1O2 的距离 y；(3)若 O1O2 的延长线交于荧光屏上的 O3 点，而 P2 点到 O3点的距离称为偏转距离 Y(单位偏转电压引起的偏转距离，即YU2称为示波管的灵敏度)，求该示波管的灵敏度图 328带电粒子在周期性变化的电场中运动【例3】如图 329 甲所示，真空中相距 d5 cm 的两块平行金属板A、B与电源连接(图中未画出)，其中B板接地(电势为零)，A 板电势变化的规律如图乙所示图 329带电粒子在周期性变化的电场中运动，一般是匀变速运动如果是直线运动，则是加速运动和减速运动的交替，要注意板的宽度与带电粒子在加速和减速交替运动的距离关系这种题一般适合用运动学公式来求解，要搞清楚在题目规定的条件下带电粒子在各个阶段的位移和末速度3(双选)如图 3210 甲所示，A 板的电势 UA0，B 板)的电势 UB 随时间的变化规律如图乙所示则(图 3210答案：BD带电粒子在多个磁场中的偏转(1)粒子 a 射入区域时速度的大小；(2)当 a 离开区域时，a、b 两粒子的 y 坐标之差图 3211解：(1)设粒子a在区域内做匀速圆周运动的圆心为C(在y 轴上)，半径为Ra1，粒子速率为va，运动轨迹与两磁场区域边界的交点为P，如图19所示，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得图19带电粒子在多个磁场中的运动一般会牵涉到半径的改变问题，这类问题中要考查学生运用数学知识解决物理问题的能力，主要是几何中有关圆的知识和三角函数的运算，有时还要用到对称性来解决问题4两平面荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为 x 轴和 y 轴，交点 O 为原点，如图 3212所示在 y0、0 x0、xa 的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为 B.在 O 点处有一小孔，一束质量为 m、带电量为 q(q0)的粒子沿 x 轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值已知速度最大的粒子在 0 xa 的区域