2019年高考物理二轮复习:带电粒子在复合场中的运动

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专题07+带电粒子在复合场中的运动(押题专练)-2019年高考物理二轮复习精品资料.doc
专题07+带电粒子在复合场中的运动(教学案)-2019年高考物理二轮复习精品资料.doc
  预计高考对该部分内容的考查主要是:
  (1)考查带电粒子在组合场中的运动问题;
  (2)考查带电粒子在复合场中的运动问题;
  (3)考查以带电粒子在组合场、复合场中的运动规律为工作原理的仪器在科学领域、生活实际中的应用.
  一、带电粒子在组合复合场中的运动
  “电偏转”和“磁偏转”的比较
  垂直进入磁场(磁偏转) 垂直进入电场(电偏转)
  情景图
  受力 FB=qv0B大小不变,方向总指向圆心,方向变化,FB为变力 FE=qE,FE大小、方向不变,为恒力
  运动规律 匀速圆周运动r=mv0Bq,T=2πmBq
  类平抛运动vx=v0,vy=Eqmt
  x=v0t,y=Eq2mt2
  运动时间 t=θ2πT=θmBq
  t=Lv0,具有等时性
  动能 不变 变化
  二、带电粒子在叠加复合场中的运动
  高频考点一 带电粒子在叠加场中的运动分析
  例1、(2018年全国II卷)一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xoy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xoy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为,电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M、N为条形区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。
  (1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹;
  (2)求该粒子从M点射入时速度的大小;
  (3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为,求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间。
  【答案】(1)轨迹图如图所示:
  (2)(3);   
  【解析】(1)粒子在电场中做类平抛,然后进入磁场做圆周运动,再次进入电场做类平抛运动,结合
  1.如图1所示,空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场.在该区域中,有一个竖直放置的光滑绝缘圆环,环上套有一个带正电的小球.O点为圆环的圆心,a、b、c、d为圆环上的四个点,a点为最高点,c点为最低点,b、O、d三点在同一水平线上.已知小球所受电场力与重力大小相等.现将小球从环的顶端a点由静止释放,下列判断正确的是(  )
  图1
  A.小球能越过d点并继续沿环向上运动
  B.当小球运动到d点时,不受洛伦兹力
  C.小球从d点运动到b点的过程中,重力势能减小,电势能减小
  D.小球从b点运动到c点的过程中,经过弧bc中点时速度最大
  【答案】BD
  【解析】电场力与重力大小相等,则二者的合力指向左下方45°,由于合力是恒力,故类似于新的重力,
  2.如图2甲所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上.在xOy平面内有与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆形区域内加有与xOy平面垂直的匀强磁场.在坐标原点O处放置一带电微粒发射装置,它可以连续不断地发射具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度为v0的带电微粒.(已知重力加速度为g)
  图2
  (1)当带电微粒发射装置连续不断地沿y轴正方向发射这种带电微粒时,这些带电微粒将沿圆形磁场区域的水平直径方向离开磁场,并继续沿x轴正方向运动.求电场强度E和磁感应强度B的大小和方向.
  (2)调节坐标原点处的带电微粒发射装置,使其在xOy平面内不断地以相同速率v0沿不同方向将这种带电微粒射入第Ⅰ象限,如图乙所示.现要求这些带电微粒最终都能平行于x轴正方向运动,则在保证电场强度E和磁感应强度B的大小和方向不变的条件下,求出符合条件的磁场区域的最小面积.
  【答案】(1)E=mgq,沿y轴正方向 B=mv0qR,垂直纸面向外 (2)(π2-1)R2
  【解析】(1)微粒沿x轴正方向运动,即带电微粒所受重力与电场力平衡.
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