高考物理二轮总复习精品课件 专题3 电场与磁场 第3讲 带电粒子在复合场中的运动 (6).ppt

解答思路归纳本课结束深化拓展带电粒子在交变电磁场中运动的解题思路典例剖析例3(命题角度2)(2022山东潍坊二模)如图甲所示,在坐标系xOy区域内存在按图乙所示规律变化的电场和磁场,以垂直纸面向外为磁场的正方向,磁感对点训练6.(命题角度1)如图甲所示,在半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场,其变化规律如图乙所示。薄挡板两端点M、N恰在圆周上,且劣弧MN所对的圆心角为120°。在t=0时,一质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以初速度v从A点沿直径AOB射入场区,运动到圆心O后,做一次半径为的完整的圆周运动,再沿直线运动到B点,在B点与挡板碰撞后原速率返回,之后与薄挡板碰撞也能原速率返回,碰撞时间不计,电荷量不变,运动轨迹如图甲所示,最终粒子能回到A点。粒子的重力不计,不考虑变化的磁场所产生的电场。则磁场方向为,图乙中B0=,T0=。?垂直纸面向里解析根据轨迹可知,带正电的粒子从O点向上偏转做圆周运动,由左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里;粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力7.(命题角度1)(2022安徽合肥二模)如图甲所示,竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面的匀强磁场,电场和磁场的范围足够大,电场强度E=40N/C,磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示,选定磁场垂直纸面向里为正方向。t=0时刻,一带正电的微粒,质量m=8×10-4kg、电荷量q=2×10-4C,在O点具有方向竖直向下、大小为0.12m/s的速度v,O是挡板MN上一点,直线OO与挡板MN垂直,g取10m/s2。(1)求微粒再次经过直线OO时与O点的距离;(2)求微粒在运动过程中离开直线OO的最大距离;(3)水平移动挡板,使微粒能垂直射到挡板上,求挡板与O点间的水平距离应满足的条件。答案(1)1.2m(2)2.48m(3)见解析解析(1)根据题意可知,微粒所受的重力G=mg=8×10-3N微粒所受静电力大小F=qE=8×10-3N因此重力与静电力平衡,微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,则则微粒在5πs内转过半个圆周,再次经直线OO时与O点的距离L=2R=1.2m。(2)微粒运动半周后向上匀速运动,运动的时间为t=5πs,轨迹如图所示位移大小x=vt=1.88m因此,微粒离开直线OO的最大距离H=x+R=2.48m。(3)若微粒能垂直射到挡板上的某点P,P点在直线OO下方时,由图可知,挡板MN与O点间的距离应满足L1=(2.4n+0.6)m(n=0,1,2,…)P点在直线OO上方时,由图可知,挡板MN与O点间的距离应满足L2=(2.4n+1.8)m(n=0,1,2,…)[若两式合写成L=(1.2n+0.6)m(n=0,1,2,…)也可]。微专题?热考命题突破命题篇新教材、新高考、新情境现代科技中的电、磁场问题情境解读“现代科技中的电、磁场问题”的知识主要包括:回旋加速器、质谱仪、速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件等。解决此类问题的基本思路如下:考向分析高考常以现代科技中的电、磁场问题为背景进行命题,试题常以选择题或计算题形式出现,难度中等。通过建构组合场、叠加场模型,运用电场、磁场及力学规律来分析问题,可以很好地考查考生的关键能力,还能强化运动观念和相互作用观念,考查物理观念和科学思维等学科素养。案例探究例题(2022山东济宁期末)在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图,离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆(硅片)。速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和偏转系统中的匀强电场的电场强度大小均为E,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆环,其两端中心位置M和N处各有一个小孔;偏转系统中电场的分布区域是一边长为L的正方体,其底面与晶圆所在水平面平行,间距为2L。当偏转系统不加电场时,离子恰好竖直注入到晶圆上的O点。整个系统置于真空中,不计离子重力。求:(1)离子通过速度选择器的速度大小v和磁分析器选择出来离子的比荷;(2)偏转系统加电场时离子注入晶圆的位置到O点的距离。角度拓展如图所示,甲是回旋加速器,乙是磁流体发电机,丙是速度选择器,丁是霍尔元件,下列说法正确的是()A.甲图要增大粒子的最大动能,可增加电压UB.乙图可判断出A极板是发电机的负极C.丙图可以判断出带电粒子的电性,重力不计的粒子能够沿直线匀速通过