上课用 复合场运动

夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理第3单元带电粒子在复合场中的运动夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理夯实必备知识夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理对应学生用书第175页必备知识一复合场[基础梳理]1．复合场的分类(1)叠加场:电场、_____、重力场共存,或其中某两场共存．(2)组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠或相邻或在同一区域,电场、磁场_____出现．磁场交替夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理项目名称力的特点功和能的特点重力场大小:G＝_____方向:____________重力做功与_____无关重力做功改变物体的_____________静电场大小:F＝_____方向:a.正电荷受力方向与场强方向______b．负电荷受力方向与场强方向______电场力做功与______无关W＝_____电场力做功改变______磁场洛伦兹力F＝______方向可用______定则判断洛伦兹力不做功,不改变带电粒子的_______2．三种场的比较mg竖直向下路径重力势能qE相同相反qvB左手路径qU电势能动能夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理[即时训练]1．如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()A．小球一定带正电B．小球一定带负电C．小球的绕行方向为顺时针D．改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动解析:小球做匀速圆周运动,重力必与电场力平衡,则电场力方向竖直向上,结合电场方向可知小球一定带负电,A错误,B正确;洛伦兹力充当向心力,由曲线运动轨迹的弯曲方向结合左手定则可得绕行方向为顺时针方向,C正确,D错误．答案:B、C夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理必备知识二带电粒子在复合场中的运动分类[基础梳理]带电粒子在复合场中的运动分类(1)静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于静止状态或做________________．(2)匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小______,方向______时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做____________运动．(3)较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在同一条直线上,粒子做________变速曲线运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线．(4)分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域,其运动情况随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成．匀速直线运动相等相反匀速圆周非匀夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理[即时训练]2．地球大气层外部有一层复杂的电离层,既分布有地磁场,也分布有电场．假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图所示的电场和磁场;电场的方向在纸面内斜向左下方,磁场的方向垂直纸面向里．此时一带电宇宙粒子恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域,不计重力作用,则在该区域中,有关该带电粒子的运动情况可能的是()A．仍做直线运动B．立即向左下方偏转C．立即向右上方偏转D．可能做匀速圆周运动夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理解析:比较Eq与Bqv,因二者开始时方向相反,当二者相等时,A正确;当Eq＞Bqv时,向电场力方向偏转,当Eq＜Bqv时,向洛伦兹力方向偏转,B、C正确;有电场力存在,粒子不可能做匀速圆周运动,D错．答案:A、B、C夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理必备知识三带电粒子在复合场中运动的应用实例[基础梳理]1．质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝12mv2.粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做_________________，根据牛顿第二定律得关系式qvB＝mv2r.由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．r＝1B2mUq，m＝qr2B22U，qm＝2UB2r2.匀速圆周运动夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理2．回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于_______磁场中．(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期_______，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由qvB＝mv2r，得Ekm＝q2B2r22m，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关．匀强相等夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理[特别提醒]这两个实例都应用了带电粒子在电场中加速、在磁场中偏转(匀速圆周运动)的原理．3．速度选择器(如图所示)(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相______．这种装置能把具有一定______的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是__________，即v＝EB.垂直速度qE＝qvB夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理4．磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把_____直接转化为电能．(2)根据左手定则，如图中的B是发电机______．(3)磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则由qE＝qUL＝qvB得两极板间能达到的最大电势差U＝______.内能正极BLv夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理5．电磁流量计如图所示，圆形导管直径为d，用________________制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即：qvB＝qE＝qUd，所以v＝UBd，因此液体流量Q＝Sv＝πd24·UBd＝πdU4B.非磁性材料夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理[即时训练]3．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A．若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高B．若污水中负离子较多,则前表面比后表面电势高C．污水中离子浓度越高,电压表的示数将越大D．污水流量Q与U成正比,与a、b无关夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理解析：由左手定则可判断，前表面聚集负电荷，比后表面电势低，且当Bvq＝Ubq时，电荷不再偏转，电压表示数恒定，与污水中离子的多少无关，A、B、C均错误；由Q＝vbc可得：Q＝UcB，可见，Q与U成正比，与a、b无关，D正确．答案:D夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理精研疑难要点夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理要点一带电粒子在组合场中的运动“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，为恒力夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理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＝θmBqt＝Lv0，具有等时性动能不变变化夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理对应学生用书第177页[例1]如图所示，真空室内竖直条形区域Ⅰ存在垂直纸面向外的匀强磁场，条形区域Ⅱ(含Ⅰ、Ⅱ区域分界面)存在水平向右的匀强电场，电场强度为E，磁场和电场宽度均为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板．现有一束质子从A处连续不断地射入磁场，入射方向与M板成60°夹角且与纸面平行，质子束由两部分组成，一部分为速度大小为v的低速质子，另一部分为速度大小为3v的高速质子，当Ⅰ区中磁场较强时，M板出现两个亮斑，缓慢改变磁场强弱，直至亮斑相继消失为止，此时观察到N板有两个亮斑．已知质子质量为m，电荷量为e，不计质子重力和相互作用力，求：(1)此时Ⅰ区的磁感应强度；(2)到达N板下方亮斑的质子在磁场中运动的时间；(3)N板两个亮斑之间的距离．夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理[思维流程]第一步：抓信息关键点①磁场和电场宽度均为L且足够长②一束质子从A处连续不断地射入磁场③质子束由两部分组成，一部分为速度大小为v的低速质子，另一部分为速度大小为3v的高速质子④磁场较强时，M板出现两个亮斑，缓慢改变磁场强弱，直至亮斑相继消失为止，此时观察到N板有两个亮斑第二步：建立物理模型①匀速圆周运动；②类平抛运动第三步：找解题突破口圆周运动和类平抛运动第四步：形成解题思路①要求Ⅰ区磁感应强度→应利用低速粒子运动来求②到达N板下方质子→应为低速粒子③要求两个亮斑间的距离→应根据圆周运动与类平抛运动规律求解夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理[解析](1)此时低速质子速度恰好与两场交界相切且与电场方向垂直，如图所示，设此时低速质子在磁场中运动半径为R1，根据几何关系可得R1＋R1cos60°＝L，所以R1＝23L；由洛伦兹力提供向心力可得evB＝mv2R1，联立以上两式，可得B＝3mv2eL.夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理(2)如上图所示，到达N板下方亮斑的质子是低速质子，其在磁场中运动时间t＝2πR13v，又R1＝23L，所以t＝4πL9v.(3)如上图所示，高速质子轨道半径R2＝3R1，由几何关系知，此时沿电场线方向进入电场，到达N板时与A点竖直高度差h1＝R2(1－sin60°)；低速质子在磁场中偏转距离h2＝R1sin60°，设低速质子在电场中的运动时间为t′，则L＝12at′2，eE＝ma，在电场中偏转距离h3＝vt′，联立以上各式，可得，亮斑PQ间距：h＝h1＋h2＋h3＝2－233L＋v2mLEe.[答案](1)3mv2eL(2)4πL9v(3)2－233L＋v2mLEe夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理[规律总结]解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法夯实必备知识精研疑难要点提升学科素养演练目标课堂提能课时冲关第八章磁场人教版物理要点二带电粒子在叠加复合场的运动对应学生用书第178页1．是否考虑粒子重力(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般