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带电粒子在复合场中的运动. 洛阳八中 伏忠于. 专题分析. 带电粒子在复合场中的运动问题几乎成为历年高考的必考内容,且多以多过程的综合计算题为主,分值较高,能够突出高考的命题要求,即以能力测试为主导,考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析解决问题的能力;该专题涉及的实际应用问题较多,例如磁流体发电机、磁流量计、回旋加速器、质谱仪、汤姆生测电子、霍尔效应等,能充分体现高考试题要重视理论联系实际,关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展,重视对学生科学素养考查的要求。. 热点展示.
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带电粒子在复合场中的运动 洛阳八中 伏忠于
专题分析 带电粒子在复合场中的运动问题几乎成为历年高考的必考内容,且多以多过程的综合计算题为主,分值较高,能够突出高考的命题要求,即以能力测试为主导,考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析解决问题的能力;该专题涉及的实际应用问题较多,例如磁流体发电机、磁流量计、回旋加速器、质谱仪、汤姆生测电子、霍尔效应等,能充分体现高考试题要重视理论联系实际,关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展,重视对学生科学素养考查的要求。
热点展示 • 带电粒子在电场(加速、偏转)、磁场中运动的组合及模型的规律、特点; • 带电粒子在复合场中直线运动特点及应用; • 带电粒子在复合场中匀速圆周运动的特点及应用; • 带电粒子在复合场中的曲线运动及处理技巧; • 带电粒子在复合场中运动的几个典型实例;
典型问题点拨(1) • 一、复合场中带电粒子的直线运动问题 • 方法点拨: • (1)牢牢抓住带电粒子作直线运动的条件 • (2)利用牛顿运动定律和平衡条件建立方程 典型例题: 2006年高考理综全国Ⅰ25 2006年高考理综全国Ⅰ17 2005年高考理综全国Ⅱ24 2006年重庆卷24 2005年上海卷23
a O O’ b 17(2006年高考理综全国Ⅰ)图1所示,为一“滤速器” 的示意图,ab为水平放置的平行金属板,一束具有各种不 同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b之间,为了选 取特定速率的点子,可以在ab间加上电压,并沿垂直于纸 面的方向加一匀强磁场,使所选电子能够沿水平直线OO’ 运动,由O’射出,不计重力作用,可能达到上述目的的办 法是: A. a板电势必b板电势高,磁场方向垂直于纸面向里 B. a板电势必b板电势低,磁场方向垂直于纸面向里 C. a板电势必b板电势高,磁场方向垂直于纸面向外 D. a板电势必b板电势低,磁场方向垂直于纸面向外
24(2005年高考理综全国Ⅱ)在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系oxyz(z轴正方向竖直上),如图2所示,已知电场方向沿z轴正方向,场强大小是E,磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度大小是B,重力加速度为g,问:一质量为m、电荷量为q的从原点出发的质点能否在坐标轴x、y、z上以速度v做匀速运动?若能,m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系?若不能,说明理由。24(2005年高考理综全国Ⅱ)在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系oxyz(z轴正方向竖直上),如图2所示,已知电场方向沿z轴正方向,场强大小是E,磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度大小是B,重力加速度为g,问:一质量为m、电荷量为q的从原点出发的质点能否在坐标轴x、y、z上以速度v做匀速运动?若能,m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系?若不能,说明理由。 z y O x
典型问题点拨(2) • 二、复合场中带电粒子的匀速圆周运动问题 • 方法点拨: • 1、受力分析弄清向心力的来源; • 2、确定圆心画出轨迹确定物理过程; 典型例题: 2006年天津高考理综Ⅰ 2005年高考理综全国Ⅲ 2004年全国高考理综卷四24
C y x O A B • 例题3在以坐标原点O为圆心,半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图3所示,一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x轴方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y轴方向飞出,(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q/m(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B’,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°,求磁感应强度B’多大?此次粒子在磁场中运动时间t是多少?
1(2006年全国) 如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。1(2006年全国) 如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点。已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。 (1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势至少应大于多少? (2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。 倍( A + + ε d - - B
典型问题点拨(3) • 三、复合场中带电粒子的一般曲线运动 • 方法点拨: • 1、运动的合成和分解的方法分析运动情况 • 2、用能量的观点建立方程求解 典型例题: 2004年北京高考理综21 2004年北京高考理综25
典型问题点拨(4) • 四、有边界复合场中的临界问题和跨区域问题 • 方法点拨: • 1、分析物理过程是解决问题的前提 • 2、认真处理物理过程间的衔接点 • 3、画出临界轨迹非常必要 典型例题: 2004年全国高考理综24 2006年全国高考理综25 2004年天津卷23典型例题
A B v θ C D d l • 如图所示,在真空环境下的纸平面内,一带电粒子以某一速度作直线运动,一段时间后进入以垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两块平行的金属板间,两金属板带等量异种电荷,粒子在两板间竟偏转后恰能从下极板边缘飞出,已知带电粒子的质量为m,电量为q,其重力不计,粒子进入磁场前的速度大小为v,方向与带电金属板成θ=60°角,匀强磁场的磁感应强度为B,带电金属板板长为l,板间距为d,试解答: • (1)上金属板带什么电? • (2)两极板间电压U为多少? • (3)圆形磁场区域的最小面积多大?
v B v A θ O
(2005年全国)如图所示,在x<0与x>0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸而向里,且B1>B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出,要使该粒了经过一段时间后又经过O点,B1与B2的比值应满足什么条件?(2005年全国)如图所示,在x<0与x>0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸而向里,且B1>B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出,要使该粒了经过一段时间后又经过O点,B1与B2的比值应满足什么条件?
典型问题点拨(5) • 五、联系实际的技术应用问题 • 方法点拨: • 1、质谱仪、磁流体发电机、磁流量计、霍尔效应等 • 2、结合具体问题,建立物理模型求解 典型例题: 2004年天津高考理综24 2005年天津高考理综25