PART3專題三專題三電場與磁場第8講帶電粒子在磁場中的運動核心知識整合高考題型突破教師備用習(xí)題核心知識整合一、帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中偏轉(zhuǎn)的比較運動形式比較項目

帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)(v0⊥E)

帶電粒子在勻強磁場中偏轉(zhuǎn)(v0⊥B)受力特點

受到恒定的電場力;電場力做功

受洛倫茲力作用;洛倫茲力不做功運動特征類平拋運動勻速圓周運動研究方法

牛頓運動定律、勻變速運動公式、正交分解法

牛頓運動定律、向心力公式、圓的幾何知識核心知識整合表達方式

如何求飛行時間、偏移量和偏轉(zhuǎn)角

如何求時間和偏轉(zhuǎn)角(續(xù)表)核心知識整合(續(xù)表)運動形式比較項目

帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)(v0⊥E)

帶電粒子在勻強磁場中偏轉(zhuǎn)(v0⊥B)運動情景

核心知識整合二、處理電場、磁場問題的基本思路核心知識整合三、帶電粒子在復(fù)合場中的運動1.首先確定帶電粒子的電性,其次判斷帶電粒子是否考慮重力.2.“對稱性”運動是帶電粒子在復(fù)合場中運動經(jīng)常呈現(xiàn)的一個特點,往往是此類問題解題的切入點.高考題型突破高考題型1

磁場的疊加及安培力問題

BC高考題型突破[解析]由題意知,三根導(dǎo)線處于等邊三角形的三個頂點處,設(shè)某導(dǎo)線在等邊三角形另外兩頂點產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度大小為B0,在L1所在處,L2和L3產(chǎn)生的磁場疊加如圖甲所示,方向垂直L2、L3所在平面向上,由左手定則可得安培力的方向平行L2、L3所在平面向下,合磁感應(yīng)強度大小BL1=2B0cos60°=B0;高考題型突破

高考題型突破[技法點撥]磁場性質(zhì)分析的三個技巧1.判斷電流磁場要正確應(yīng)用安培定則(右手螺旋定則).2.求解安培力作用下的力學(xué)問題的基本思路3.磁感應(yīng)強度是矢量,多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時,合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的矢量和.高考題型突破1.[2019·全國卷Ⅰ]

如圖所示,等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成,固定于勻強磁場中,線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直,線框頂點M、N與直流電源兩端相連.已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F,則線框LMN受到的安培力的大小為 (

)A.2F

B.1.5FC.0.5F

D.0B■考向預(yù)測高考題型突破

高考題型突破

C高考題型突破

高考題型突破高考題型2

帶電粒子在有界磁場中的運動問題

例2(12分)[2019·全國卷Ⅰ]

如圖所示,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向外.一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入磁場.一段時間后,該粒子在OP邊上某點以垂直于x軸的方向射出.已知O點為坐標原點,N點在y軸上,OP與x軸的夾角為30°,粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d,不計重力.求:(1)帶電粒子的比荷;(2)帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間.高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破1.如圖所示,矩形abcd內(nèi)存在勻強磁場,ab=2ad,e為cd的中點.速率不同的同種帶電粒子從a點沿ab方向射入磁場,其中從e點射出的粒子速度為v1,從d點射出的粒子速度為v2,則v1∶v2為(不計粒子重力) (

)

A.2∶1 B.2∶5C.1∶3 D.3∶5A■考向預(yù)測高考題型突破

高考題型突破2.(多選)如圖8-6所示,虛線所圍圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場,比荷相同的a、b兩帶電粒子同時從P點進入磁場,a的速度v1沿半徑方向,b的速度v2與PO之間夾角為60°,兩粒子分別經(jīng)過時間t1、t2都從Q點出磁場,∠POQ=120°.不計兩粒子間相互作用力與重力,則 (

)A.t1∶t2=3∶1 B.t1∶t2=1∶3C.v1∶v2=2∶1 D.v1∶v2=2∶3BC高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破高考題型3

帶電粒子在組合場中的運動

高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破[技法點撥]解決組合場問題的一般步驟與思路高考題型突破1.如圖所示,平行板電容器兩金屬板A、B長L=32cm,兩板間距離d=32cm,A板的電勢比B板高.電荷量q=10-10C、質(zhì)量m=10-20kg的帶正電的粒子,以初速度v0=2×106m/s沿兩板中心線垂直電場線飛入電場.隨后,粒子從O點飛出平行板電容器(速度偏轉(zhuǎn)角為37°),并進入方向垂直紙面向里、邊長為CD=24cm的正方形勻強磁場區(qū)域.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,粒子的重力不計)(1)求A、B兩板的電勢差;(2)粒子穿過磁場區(qū)域后打在放置于中心線上的熒光屏CD上,求磁感應(yīng)強度B的取值范圍.■考向預(yù)測高考題型突破

[答案](1)300V

(2)1.7×10-3T≤B≤3.75×10-3T高考題型突破

高考題型突破

高考題型突破2.(多選)圖為一種改進后的回旋加速器示意圖,其中盒縫間的加速電場場強大小恒定,且被限制在A、C板間,虛線中間不需加電場,如帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場,經(jīng)加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動,對這種改進后的回旋加速器,下列說法正確的是 (

)A.粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)B.帶電粒子每運動一周被加速一次C.圖中P1P2等于P2P3D.加速電場方向不需要做周期性的變化BD高考題型突破

高考題型突破高考題型4

帶電粒子在疊加場中的運動

例4[2017·全國卷Ⅰ]

如圖所示,空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里.三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等,質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi),a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動,b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動,c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動.下列選項正確的是 (

)

A.ma>mb>mc

B.mb>ma>mcC.mc>ma>mb

D.mc>mb>maB高考題型突破[解析]對微粒a,洛倫茲力提供其做圓周運動所需向心力,且mag=Eq,對微粒b,qvB+Eq=mbg,對微粒c,qvB+mcg=Eq,聯(lián)立三式可得mb>ma>mc,選項B正確.高考題型突破[技法點撥]高考題型突破

■考向預(yù)測CD高考題型突破

高考題型突破2.(多選)如圖所示,帶電小球a以一定的初速度v0豎直向上拋出,能夠達到的最大高度為ha;帶電小球b在水平方向的勻強磁場中以相同的初速度v0豎直向上拋出,上升的最大高度為hb;帶電小球c在水平方向的勻強電場中以相同的初速度v0豎直向上拋出,上升的最大高度為hc,不計空氣阻力,三個小球的質(zhì)量相等,則 (

)A.它們上升的最大高度關(guān)系為ha=hb=hcB.它們上升的最大高度關(guān)系為hb<ha=hcC.到達最大高度時,b小球動能最小D.到達最大高度時,c小球機械能最大BD高考題型突破[解析]帶電小球a以一定的初速度v0豎直向上拋出,帶電小球c在水平方向的勻強電場中以相同的初速度v0豎直向上拋出,在豎直方向的分運動為豎直上拋運動,它們上升的最大高度關(guān)系為ha=hc,帶電小球b在水平方向的勻強磁場中以相同的初速度v0豎直向上拋出,受到與速度方向垂直的洛倫茲力作用,上升的最大高度hb一定比ha、hc小,即它們上升的最大高度關(guān)系為hb<ha=hc,選項B正確,A錯誤;由于洛倫茲力不做功,重力做負功,電場力做正功,所以到達最大高度時,a小球動能最小,選項C錯誤;由于洛倫茲力不做功,電場力做正功,根據(jù)功能關(guān)系,帶電小球a、b機械能守恒,c小球機械能增加,到達最大高度時,c小球機械能最大,選項D正確.教師備用習(xí)題1.(多選)[2019·江蘇卷]

如圖所示,在光滑的水平桌面上,a和b是兩條固定的平行長直導(dǎo)線,通過的電流相等.矩形線框位于兩條導(dǎo)線的正中間,通有順時針方向的電流,在a、b產(chǎn)生的磁場作用下靜止.則a、b的電流方向可能是 (

)A.均向左B.均向右C.a的向左,b的向右D.a的向右,b的向左CD■備用真題[解析]矩形線框中與導(dǎo)線平行的兩條邊所受安培力只能大小相等,方向相反.如果安培力都相對線框向外,則由左手定則可判斷導(dǎo)線a、b在線框處產(chǎn)生的磁場均垂直于桌面向下,由安培定則可判斷a的電流方向向右,b的電流方向向左;如果安培力都相對線框向內(nèi),同理可得,a的電流方向向左,b的電流方向向右.選項C、D正確.教師備用習(xí)題

B教師備用習(xí)題

教師備用習(xí)題教師備用習(xí)題3.如圖所示,兩平行傾斜金屬導(dǎo)軌間的距離L=10cm,它們處于垂直導(dǎo)軌平面向下的磁場(圖中未畫出)中,導(dǎo)軌平面與水平方向的夾角θ=37°,在兩導(dǎo)軌下端所接的電路中電源電動勢E=10V,內(nèi)阻不計,定值電阻R1=4Ω,開關(guān)S閉合后,垂直導(dǎo)軌放置的質(zhì)量m=10g、電阻R=6Ω的金屬棒MN保持靜止.已知金屬棒MN與兩導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.則磁場的磁感應(yīng)強度大小可能是 (

)A.10T

B.1.5T

C.0.1T

D.1T■模擬精選D

教師備用習(xí)題

B教師備用習(xí)題

教師備用習(xí)題

教師備用習(xí)題5.如圖甲所示,整個空間存在豎直向上的勻強電場(平行于紙面),在同一水平線上的兩位置,以相同速率同時噴出質(zhì)量均為m的油滴a和b,帶電荷量為+q的a速度方向水平向右,不帶電的b速度方向豎直向上.b上升高度為h時,到達最高點,此時a恰好與它相碰,瞬間結(jié)合成油滴P.忽略空氣阻力,重力加速度為g.教師備用習(xí)題(1)求油滴b豎直上升的時間及兩油滴噴出位置的距離;(2)求勻強電場的場強大小及油滴a、b結(jié)合為P后瞬間的速度大小;(3)若油滴P形成時恰位于某矩形區(qū)域邊界,取此時為t=0時刻,同時在該矩形區(qū)域加一個垂直于紙面的周期性變化的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的變化規(guī)律如圖乙所示,磁場變化周期為T0(垂直紙面向外