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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案
考綱解讀
1. 能分析計(jì)算帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng).
2. 能分析計(jì)算帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng).
要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)
帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng)
【典題演示1】 (xx·南京三校聯(lián)考)如圖所示,區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E; 區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶負(fù)電粒子(不計(jì)重力)從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60°角射入?yún)^(qū)域Ⅱ的磁場,并垂直豎直邊界CD進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ的勻強(qiáng)磁場
2、中.求:
(1) 粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑.
(2) O、M間的距離.
(3) 粒子從第一次進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ到離開區(qū)域Ⅲ所經(jīng)歷的時(shí)間t3.
小結(jié)：
【練習(xí)1】(xx·重慶)如圖所示,在無限長的豎直邊界NS和MT間充滿勻強(qiáng)電場,同時(shí)該區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直于NSTM平面向外和向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,KL為上下磁場的水平分界線,在NS和MT邊界上,距KL高h(yuǎn)處分別有P、Q兩點(diǎn),NS和MT間距為1.8h.質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從P點(diǎn)垂直于NS邊界射入該區(qū)域,在兩邊界之間做圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度
3、為g.
(1) 求電場強(qiáng)度的大小和方向.
(2) 要使粒子不從NS邊界飛出,求粒子入射速度的最小值.
(3) 若粒子能經(jīng)過Q點(diǎn)從MT邊界飛出,求粒子入射速度的所有可能值.
帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)
【典題演示2】 (xx·南師附中)如圖甲所示,豎直平面內(nèi)存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外,電場強(qiáng)度大小為E,電場方向豎直向下.另有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q>0)的小球,設(shè)B、E、q、m、θ和g(考慮重力)均為已知量.
(1) 若小球射入此復(fù)合場恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),求速度v1的大小和方向.
(2) 若直角
4、坐標(biāo)系第一象限固定放置一個(gè)光滑的絕緣斜面,其傾角為θ,如圖乙所示,設(shè)斜面足夠長,從斜面的最高點(diǎn)A由靜止釋放小球,求小球滑離斜面時(shí)的速度v的大小以及在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.
(3) 在(2)的基礎(chǔ)上,重新調(diào)整小球釋放位置,使小球到達(dá)斜面底端O恰好對斜面的壓力為零,小球離開斜面后的運(yùn)動(dòng)是比較復(fù)雜的擺線運(yùn)動(dòng),可以看做一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的疊加,求小球離開斜面后運(yùn)動(dòng)過程中速度的最大值vm及所在位置的坐標(biāo).
甲 乙
【練習(xí)2】(多選)(xx·常州中學(xué))如圖所示,質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的帶
5、電圓環(huán)套在足夠長的絕緣桿上,桿與環(huán)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,桿處于正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中,桿與水平電場的夾角為θ.若環(huán)能從靜止開始下滑,則下列說法中正確的是( )
A. 環(huán)在下滑過程中,加速度不斷減小,最后為零
B. 環(huán)在下滑過程中,加速度先增大后減小,最后為零
C. 環(huán)在下滑過程中,速度不斷增大,最后勻速
D. 環(huán)在下滑過程中,速度先增大后減小,最后為零
帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的解題思路
【典題演示3】 (xx·南師附中)如圖所示,在xOy坐標(biāo)中第Ⅰ和第Ⅳ象限中分布著平行于x軸的勻強(qiáng)電場,第Ⅳ象限的長方形OPQH區(qū)域內(nèi)還分布著垂直坐標(biāo)平面的、大小可以任意調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場.一質(zhì)子從
6、y軸上的a點(diǎn)射入場區(qū),然后垂直x軸通過b點(diǎn),最后從y軸上的c點(diǎn)離開場區(qū).已知質(zhì)子質(zhì)量為m、帶電荷量為q,射入場區(qū)時(shí)的速率為v0,通過b點(diǎn)時(shí)的速率為v0,=2=2d,==d.
(1) 在圖中標(biāo)出電場和磁場的方向.
(2) 求電場強(qiáng)度的大小以及c點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離 .
(3) 如果撤去電場,質(zhì)子仍以v0從a點(diǎn)垂直y軸射入場區(qū).試討論質(zhì)子可以從長方形OPQH區(qū)域的哪幾條邊界射出場區(qū),從這幾條邊界射出時(shí)對應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小范圍和質(zhì)子轉(zhuǎn)過的圓心角θ的范圍.
【練習(xí)3】(xx·南通一模)如圖所示,在xOy平面內(nèi)y軸與MN邊界之間有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,y軸左側(cè)和MN邊界右側(cè)的空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場,MN邊界與y軸平行且間距保持不變.一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸負(fù)方向射入磁場,每次經(jīng)過磁場的時(shí)間均為t0,粒子重力不計(jì).
(1) 求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B.
(2) 若t=5t0時(shí)粒子回到原點(diǎn)O,求電場區(qū)域的寬度d和此時(shí)的電場強(qiáng)度E0.
(3) 若帶電粒子能夠回到原點(diǎn)O,則電場強(qiáng)度E應(yīng)滿足什么條件?
2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案
