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高考物理一轮复习8.2磁场对运动电荷的作用课件沪科版选修3_1        92页(完稿) 高考物理一轮复习8.2磁场对运动电荷的作用课件沪科版选修3_1 92页(完稿)

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1、端相距为。群质量为电荷量为,具有不同速度粒子从宽度为缝垂直于板进入磁场。对于能够从宽度为缝射出粒子,下列说法错误是粒子带负电射出粒子最大速度为保持和不变,增大,射出粒子最大速度与最小速度之差增大保持和不变,增大,射出粒子最大速度与最小速度之差增大解析选。由左手定则和粒子偏转情况可以判断粒子带负电,选项对根据洛伦兹力提供向心力可得越大,越大,由题图可知最大值为选项正确又最小值为,将最大值和最小值代入表达式后得出速度之差为可见选项正确错误。,多选淄博模拟如图所示,两个横截面分别为圆形和正方形区域内有磁感应强度相同匀强磁场,圆直径和正方形边长相等,两个电子分别以相同速度分别飞入两个磁场区域,速度方向均与磁场方向垂直,进入圆形磁场电子初速度方向对准圆心进入正方形磁场电子初速度方向垂直于边界,从中点进入。则下面判断正确是两电子在两磁场中运动时,其半径定相同两电子在两磁场中运动时间有可能相同进入圆形磁场区域电子可能先飞离磁场进入圆形磁场区域电子可能后飞离磁场解析选。电子在磁场中做匀速圆。角运动时间联系,在磁场中运动时间与周期联系。用规律牛顿运动定律和圆周运动规律,特别是周期公式半径公式。考点带电粒子在磁场中运动实际应用质谱仪主要特征将质量数不等,电荷数相等带电粒子经同电场加速后进入偏转磁场。各粒子由于轨道半径不同而分离,其轨道半径在上式中,对同元素均为常量,故∝,根据不同半径,就可计算出粒子质量或比荷。拓展延伸。回旋加速器主要特征带电粒子在两形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场变化周期,与带电粒子速度无关。将带电粒子在两盒狭缝之间运动首尾连起来是个初速度为零匀加速直线运动。带电粒子每加速次,回旋半径就增大次,所以各半径之比为∶粒子最后速度,可见带电粒子加速后能量取决于形盒最大半径和磁场强弱。∶题组通关方案典题分天津高考对铀进步研究在核能开发和利用中具有重要意义。如图所示,质量为电荷量为铀离子,从容器下方小孔不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔垂直于磁场方向进入磁感应强度为匀强磁场中,做半径为匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集,离。

2、粒子不计重力从点以速度垂直磁场方向射入磁场中,并从点射出。,如图所示,则该带电粒子在磁场中运动时间为解析选。由所对圆心角知,但题中已知条件不够,没有此选项,另想办法找规律表示。由匀速圆周运动从图示分析有则则正确。。,。安徽高考如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里匀强磁场,个带电粒子以速度从点沿直径方向射入磁场,经过时间从点射出磁场,与成角。现将带电粒子速度变为,仍从点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中运动时间变为解析选。设磁场区域半径为,粒子轨迹半径为,粒子以速度在磁场中运动轨迹如图甲所示,则由几何关系知又所以当粒子速度为时,运动轨迹如图乙所示。轨迹半径为由图乙得所以圆心角,故选项正确。,,,学科素养升华带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”画轨迹确定圆心,画出运动轨迹。找联系轨道半径与磁感应强度运动速度联系,偏转角度与圆。点电荷速度大小为,轨道半径为,在磁场中偏转角度为,依题意有分由式得分由于两轨道在点相切,所以过点半径和在同直线上。由几何关系和题给条件可得分分联立式,解得分答案通关新课标全国卷Ⅱ空间有圆柱形匀强磁场区域,该区域横截面半径为,磁场方向垂直于横截面。质量为电荷量为粒子以速率沿横截面直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向。不计重力,该磁场磁感应强度大小为解析选。粒子进入磁场后做匀速圆周运动,如图所示,根据几何关系可知,粒子做圆周运动半径,由可得选项正确。,济南模拟如图所示,重力不计带正电粒子,电量为,以速度垂直于匀强磁场边界射入磁场中,磁场宽度为,磁感应强度为,粒子能够从另边界射出,穿透磁场时速度方向与粒子原来入射方向夹角是,求粒子质量。穿越磁场时间。解析粒子做匀速圆周运动联立求得粒子做匀速圆周运动周期解得答案加固训练中山模拟半径为圆形空间内,存在着垂直于纸面向里匀强磁场,个带电。

3、解析设垂直于纸面向里磁场方向为正方向。正离子射入磁场,洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动周期由两式得磁感应强度要使正离子从孔垂直于板射出磁场,方向应如图所示,两板之间正离子只运动个周期,即时,有当两板之间正离子运动个周期,即时,有联立求解,得正离子速度可能值为答案思想方法之解决带电粒子在匀强磁场中运动临界和极值问题方法临界问题分析思路临界问题分析重点是临界状态,临界状态就是指物理现象从种状态变化成另种状态中间过程,这时存在着个过渡转折点,此转折点即为临界状态点。与临界状态相关物理条件则称为临界条件,临界条件是解决临界问题突破点。临界问题般解题模式为找出临界状态及临界条件总结临界点规律解出临界量分析临界量,列出公式。极值问题分析思路所谓极值问题就是对题中所求个物理量最大值或最小值分析或计算,求解思路般有以下两种是根据题给条件列出函数关系式进行分析讨论二是借助于几何图形进行直观分析。案例剖析典题例证深度剖析如图所示,两个同心圆,半径分别为和,在两圆之间环形区域内存在垂直纸面向。端相距为。群质量为电荷量为,具有不同速度粒子从宽度为缝垂直于板进入磁场。对于能够从宽度为缝射出粒子,下列说法错误是粒子带负电射出粒子最大速度为保持和不变,增大,射出粒子最大速度与最小速度之差增大保持和不变,增大,射出粒子最大速度与最小速度之差增大解析选。由左手定则和粒子偏转情况可以判断粒子带负电,选项对根据洛伦兹力提供向心力可得越大,越大,由题图可知最大值为选项正确又最小值为,将最大值和最小值代入表达式后得出速度之差为可见选项正确错误。,多选淄博模拟如图所示,两个横截面分别为圆形和正方形区域内有磁感应强度相同匀强磁场,圆直径和正方形边长相等,两个电子分别以相同速度分别飞入两个磁场区域,速度方向均与磁场方向垂直,进入圆形磁场电子初速度方向对准圆心进入正方形磁场电子初速度方向垂直于边界,从中点进入。则下面判断正确是两电子在两磁场中运动时,其半径定相同两电子在两磁场中运动时间有可能相同进入圆形磁场区域电子可能先飞离磁场进入圆形磁场区域电子可能后飞离磁场解析选。电子在磁场中做匀速圆。

4、兹力方向时,特别区分电荷正负,并充分利用⊥⊥特点。计算洛伦兹力大小时,公式中,是电荷与磁场相对速度。考点带电粒子在匀强磁场中运动问题圆心确定基本思路与速度方向垂直直线和图中弦中垂线定过圆心。解题技巧两种常见情形。已知入射方向和出射方向时,可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向直线,两条直线交点就是圆弧轨道圆心如图甲所示,图中为入射点,为出射点。已知入射点和出射点位置时,可以先通过入射点作入射方向垂线,再连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心如图甲所示,图中为入射点,为出射点。带电粒子在不同边界磁场中运动直线边界进出磁场具有对称性,如图乙。平行边界存在临界条件,如图丙。圆形边界沿径向射入必沿径向射出,如图丁。半径确定和计算利用平面几何关系,求出该圆可能半径或圆心角,并注意以下两个重要几何特点粒子速度偏向角等于圆心角,并等于弦与切线夹角弦切角倍如图所示,即。相对弦切角相等,与相邻弦切角互补,即。运动时间确定粒子在磁场中运动周时间为,当粒子运动圆弧所对。粒子不计重力从点以速度垂直磁场方向射入磁场中,并从点射出。,如图所示,则该带电粒子在磁场中运动时间为解析选。由所对圆心角知,但题中已知条件不够,没有此选项,另想办法找规律表示。由匀速圆周运动从图示分析有则则正确。。,。安徽高考如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里匀强磁场,个带电粒子以速度从点沿直径方向射入磁场,经过时间从点射出磁场,与成角。现将带电粒子速度变为,仍从点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中运动时间变为解析选。设磁场区域半径为,粒子轨迹半径为,粒子以速度在磁场中运动轨迹如图甲所示,则由几何关系知又所以当粒子速度为时,运动轨迹如图乙所示。轨迹半径为由图乙得所以圆心角,故选项正确。,,,学科素养升华带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”画轨迹确定圆心,画出运动轨迹。找联系轨道半径与磁感应强度运动速度联系,偏转角度与圆。

5、磁场时离子束等效电流为,不周期质子在回旋加速器中运动最大半径交变电压频率,联立以上各式解得正确随着质子速度增大,相对论效应逐渐显现,质子质量增大,做圆周运动周期不能保持与所加电场变化周期同步,从而不能再被加速,正确增大电压,质子每次经过电场时获得动能增大,质子在磁场中运动半径增大,加速次数和所做圆周运动次数减少,因此运动时间变短,正确下半盒内部,质子运动轨迹半径之比错误。,,∶∶∶∶∶∶,北京高考如图所示,两平行金属板间距为,电势差为,板间电场可视为匀强电场金属板下方有磁感应强度为匀强磁场。带电量为质量为粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力影响,求匀强电场场强大小粒子从电场射出时速度大小粒子在磁场中做匀速圆周运动半径。解析匀强电场场强根据动能定理解得根据洛伦兹力提供向心力解得答案加固训练利用如图所示装置可以选择定速度范围内带电粒子。图中板上方是磁感应强度大小为方向垂直纸面向里匀强磁场,板上有两条宽度分别为和缝,两缝近。应圆心角为时,其运动时间由下式表示或。题组通关方案典题分海南高考如图,纸面内有三点,,。空间有匀强磁场,磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向外。先使带有电荷量为点电荷在纸面内垂直于从点射出,其轨迹经过点,再使带有同样电荷量点电荷在纸面内与成定角度从点射出,其轨迹也经过点。两点电荷从射出到经过点所用时间相同,且经过点时速度方向也相同。已知点电荷质量为,轨道半径为,不计重力。求点电荷从射出到经过点所用时间点电荷速度大小。解题探究如何确定点电荷做圆周运动圆心提示如图所示,在处作速度垂线,再作垂直平分线,两线交点即为点电荷做圆周运动圆心,由几何知识得⊥。如何确定点电荷做圆周运动圆心提示因点电荷轨迹在处相切,则点电荷圆心也定在所在直线上,再作垂直平分线,两线相交于点,此即为点电荷做圆周运动圆心,如图所示。典题解析设点电荷速度大小为,由牛顿第二定律得分由式得分设点电荷运动周期为,有分如图,和分别是和圆轨道圆心。设在磁场中偏转角度为,由几何关系可得分故从开始运动到经过点所用时间为分。

6、角运动时间联系,在磁场中运动时间与周期联系。用规律牛顿运动定律和圆周运动规律,特别是周期公式半径公式。考点带电粒子在磁场中运动实际应用质谱仪主要特征将质量数不等,电荷数相等带电粒子经同电场加速后进入偏转磁场。各粒子由于轨道半径不同而分离,其轨道半径在上式中,对同元素均为常量,故∝,根据不同半径,就可计算出粒子质量或比荷。拓展延伸。回旋加速器主要特征带电粒子在两形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场变化周期,与带电粒子速度无关。将带电粒子在两盒狭缝之间运动首尾连起来是个初速度为零匀加速直线运动。带电粒子每加速次,回旋半径就增大次,所以各半径之比为∶粒子最后速度,可见带电粒子加速后能量取决于形盒最大半径和磁场强弱。∶题组通关方案典题分天津高考对铀进步研究在核能开发和利用中具有重要意义。如图所示,质量为电荷量为铀离子,从容器下方小孔不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔垂直于磁场方向进入磁感应强度为匀强磁场中,做半径为匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集,离。运动,洛伦兹力提供向心力得两过程电子速度相同,所以半径相同,故正确。电子在磁场中可能运动情况如图所示。电子从点水平进入,由于它们进入圆形磁场和正方形磁场轨道半径速度是相同,把圆形磁场和正方形磁场边界放到同位置如图所示,由图可以看出进入磁场区域电子轨迹,先出圆形磁场,再出正方形磁场进入磁场区域电子轨迹,同时从圆形与正方形边界处出磁场进入磁场区域电子轨迹,先出圆形磁场,再出正方形磁场所以电子不会先出正方形磁场,即进入圆形区域电子定不会后飞离磁场,故正确,错误。故选。资源平台带电粒子在磁场中运动多解问题如图甲所示,为竖直放置彼此平行两块平板,板间距离为,两板中央各有个小孔正对,在两板间有垂直于纸面方向磁场,磁感应强度随时间变化如图乙所示。有群正离子在时垂直于板从小孔射入磁场。已知正离子质量为带电荷量为,正离子在磁场中做匀速圆周运动周期与磁感应强度变化周期都为,不考虑由于磁场变化而产生电场影响,不计离子所受重力。求磁感应强度大小。要使正离子从孔垂直于板射出磁场,正离子射入磁场时速度可能值。。

7、应圆心角为时,其运动时间由下式表示或。题组通关方案典题分海南高考如图,纸面内有三点,,。空间有匀强磁场,磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向外。先使带有电荷量为点电荷在纸面内垂直于从点射出,其轨迹经过点,再使带有同样电荷量点电荷在纸面内与成定角度从点射出,其轨迹也经过点。两点电荷从射出到经过点所用时间相同,且经过点时速度方向也相同。已知点电荷质量为,轨道半径为,不计重力。求点电荷从射出到经过点所用时间点电荷速度大小。解题探究如何确定点电荷做圆周运动圆心提示如图所示,在处作速度垂线,再作垂直平分线,两线交点即为点电荷做圆周运动圆心,由几何知识得⊥。如何确定点电荷做圆周运动圆心提示因点电荷轨迹在处相切,则点电荷圆心也定在所在直线上,再作垂直平分线,两线相交于点,此即为点电荷做圆周运动圆心,如图所示。典题解析设点电荷速度大小为,由牛顿第二定律得分由式得分设点电荷运动周期为,有分如图,和分别是和圆轨道圆心。设在磁场中偏转角度为,由几何关系可得分故从开始运动到经过点所用时间为分。匀强磁场,磁感应强度为。圆心处有放射源,放出粒子质量为,带电量为,假设粒子速度方向都和纸面平行。图中箭头表示粒子初速度方向,与初速度方向夹角为,要想使该粒子经过磁场后第次通过点,则初速度大小是多少要使粒子不穿出环形区域,则粒子初速度不能超过多少精讲精析如图所示,设粒子在磁场中轨道半径为,则由几何关系得又得,。如图所示,设粒子轨迹与磁场外边界相切时,粒子在磁场中轨道半径为,则由几何关系有可得又可得故要使粒子不穿出环形区域,粒子初速度不能超过答案。自我小测小试身手固本强基如图所示,束带负电粒子质量为带电荷量为以速度垂直磁场边界从点射入磁感应强度为宽度为匀强磁场中。若粒子速度大小可变,方向不变,要使粒子不能通过磁场右边界,则粒子速度最大不能超过多少解析解答此题时若能从动态圆模型角度思考,通过画出几个速度大小不同轨迹圆弧,从而得到临界轨迹圆弧,如图所示。由几何关系可知又由得。答案两极板相距为,板长为,两板未带电,板间有垂直于纸面匀强磁场,如图所示,大群电子沿平行于板方向从各个位置以速度射入。

8、点电荷速度大小为,轨道半径为,在磁场中偏转角度为,依题意有分由式得分由于两轨道在点相切,所以过点半径和在同直线上。由几何关系和题给条件可得分分联立式,解得分答案通关新课标全国卷Ⅱ空间有圆柱形匀强磁场区域,该区域横截面半径为,磁场方向垂直于横截面。质量为电荷量为粒子以速率沿横截面直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向。不计重力,该磁场磁感应强度大小为解析选。粒子进入磁场后做匀速圆周运动,如图所示,根据几何关系可知,粒子做圆周运动半径,由可得选项正确。,济南模拟如图所示,重力不计带正电粒子,电量为,以速度垂直于匀强磁场边界射入磁场中,磁场宽度为,磁感应强度为,粒子能够从另边界射出,穿透磁场时速度方向与粒子原来入射方向夹角是,求粒子质量。穿越磁场时间。解析粒子做匀速圆周运动联立求得粒子做匀速圆周运动周期解得答案加固训练中山模拟半径为圆形空间内,存在着垂直于纸面向里匀强磁场,个带电。兹力方向时,特别区分电荷正负,并充分利用⊥⊥特点。计算洛伦兹力大小时,公式中,是电荷与磁场相对速度。考点带电粒子在匀强磁场中运动问题圆心确定基本思路与速度方向垂直直线和图中弦中垂线定过圆心。解题技巧两种常见情形。已知入射方向和出射方向时,可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向直线,两条直线交点就是圆弧轨道圆心如图甲所示,图中为入射点,为出射点。已知入射点和出射点位置时,可以先通过入射点作入射方向垂线,再连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心如图甲所示,图中为入射点,为出射点。带电粒子在不同边界磁场中运动直线边界进出磁场具有对称性,如图乙。平行边界存在临界条件,如图丙。圆形边界沿径向射入必沿径向射出,如图丁。半径确定和计算利用平面几何关系,求出该圆可能半径或圆心角,并注意以下两个重要几何特点粒子速度偏向角等于圆心角,并等于弦与切线夹角弦切角倍如图所示,即。相对弦切角相等,与相邻弦切角互补,即。运动时间确定粒子在磁场中运动周时间为,当粒子运动圆弧所对。

9、运动,洛伦兹力提供向心力得两过程电子速度相同,所以半径相同,故正确。电子在磁场中可能运动情况如图所示。电子从点水平进入,由于它们进入圆形磁场和正方形磁场轨道半径速度是相同,把圆形磁场和正方形磁场边界放到同位置如图所示,由图可以看出进入磁场区域电子轨迹,先出圆形磁场,再出正方形磁场进入磁场区域电子轨迹,同时从圆形与正方形边界处出磁场进入磁场区域电子轨迹,先出圆形磁场,再出正方形磁场所以电子不会先出正方形磁场,即进入圆形区域电子定不会后飞离磁场,故正确,错误。故选。资源平台带电粒子在磁场中运动多解问题如图甲所示,为竖直放置彼此平行两块平板,板间距离为,两板中央各有个小孔正对,在两板间有垂直于纸面方向磁场,磁感应强度随时间变化如图乙所示。有群正离子在时垂直于板从小孔射入磁场。已知正离子质量为带电荷量为,正离子在磁场中做匀速圆周运动周期与磁感应强度变化周期都为,不考虑由于磁场变化而产生电场影响,不计离子所受重力。求磁感应强度大小。要使正离子从孔垂直于板射出磁场,正离子射入磁场时速度可能值。 。磁场时离子束等效电流为,不周期质子在回旋加速器中运动最大半径交变电压频率,联立以上各式解得正确随着质子速度增大,相对论效应逐渐显现,质子质量增大,做圆周运动周期不能保持与所加电场变化周期同步,从而不能再被加速,正确增大电压,质子每次经过电场时获得动能增大,质子在磁场中运动半径增大,加速次数和所做圆周运动次数减少,因此运动时间变短,正确下半盒内部,质子运动轨迹半径之比错误。,,∶∶∶∶∶∶,北京高考如图所示,两平行金属板间距为,电势差为,板间电场可视为匀强电场金属板下方有磁感应强度为匀强磁场。带电量为质量为粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力影响,求匀强电场场强大小粒子从电场射出时速度大小粒子在磁场中做匀速圆周运动半径。解析匀强电场场强根据动能定理解得根据洛伦兹力提供向心力解得答案加固训练利用如图所示装置可以选择定速度范围内带电粒子。图中板上方是磁感应强度大小为方向垂直纸面向里匀强磁场,板上有两条宽度分别为和缝,两缝近。

10、匀强磁场,磁感应强度为。圆心处有放射源,放出粒子质量为,带电量为,假设粒子速度方向都和纸面平行。图中箭头表示粒子初速度方向,与初速度方向夹角为,要想使该粒子经过磁场后第次通过点,则初速度大小是多少要使粒子不穿出环形区域,则粒子初速度不能超过多少精讲精析如图所示,设粒子在磁场中轨道半径为,则由几何关系得又得,。如图所示,设粒子轨迹与磁场外边界相切时,粒子在磁场中轨道半径为,则由几何关系有可得又可得故要使粒子不穿出环形区域,粒子初速度不能超过答案。自我小测小试身手固本强基如图所示,束带负电粒子质量为带电荷量为以速度垂直磁场边界从点射入磁感应强度为宽度为匀强磁场中。若粒子速度大小可变,方向不变,要使粒子不能通过磁场右边界,则粒子速度最大不能超过多少解析解答此题时若能从动态圆模型角度思考,通过画出几个速度大小不同轨迹圆弧,从而得到临界轨迹圆弧,如图所示。由几何关系可知又由得。答案两极板相距为,板长为,两板未带电,板间有垂直于纸面匀强磁场,如图所示,大群电子沿平行于板方向从各个位置以速度射入。解析设垂直于纸面向里磁场方向为正方向。正离子射入磁场,洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动周期由两式得磁感应强度要使正离子从孔垂直于板射出磁场,方向应如图所示,两板之间正离子只运动个周期,即时,有当两板之间正离子运动个周期,即时,有联立求解,得正离子速度可能值为答案思想方法之解决带电粒子在匀强磁场中运动临界和极值问题方法临界问题分析思路临界问题分析重点是临界状态,临界状态就是指物理现象从种状态变化成另种状态中间过程,这时存在着个过渡转折点,此转折点即为临界状态点。与临界状态相关物理条件则称为临界条件,临界条件是解决临界问题突破点。临界问题般解题模式为找出临界状态及临界条件总结临界点规律解出临界量分析临界量,列出公式。极值问题分析思路所谓极值问题就是对题中所求个物理量最大值或最小值分析或计算,求解思路般有以下两种是根据题给条件列出函数关系式进行分析讨论二是借助于几何图形进行直观分析。案例剖析典题例证深度剖析如图所示,两个同心圆,半径分别为和,在两圆之间环形区域内存在垂直纸面向。

参考资料:

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