2016《创新设计》高考物理浙江专用二轮专题复习课件专题三第8讲带电粒子在复合场中的运动.ppt

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1、第8讲带电粒子在复合场中的运动1.(2014·浙江理综，25)离子推进器是太空飞行器常用的动力系统。某种推进器设计的简化原理如图1所示，截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区。Ⅰ为电离区，将氙气电离获得1价正离子；Ⅱ为加速区，长度为L，两端加有电压，形成轴向的匀强电场。Ⅰ区产生的正离子以接近0的初速度进入Ⅱ区，被加速后以速度vM从右侧喷出。(1)求Ⅱ区的加速电压及离子的加速度大小；(2)为取得好的电离效果，请判断Ⅰ区中的磁场方向(按图乙说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”)；(3)α为90°时，要取得好的电离效果，求射出的电子速率v的

2、范围；(4)要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率vmax与α角的关系。2.(2015·浙江理综，25)使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出，离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等。质量为m，速度为v的离子在回旋加速器内旋转，旋转轨道是半径为r的圆，圆心在O点，轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B。为引出离子束，使用磁屏蔽通道法设计引出器。引出器原理如图3所示，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，通道的圆心位于O′点(O′点图中未画出)。引出离子时，令引出通道内磁场的磁感应强度降低，从而使离子从P点进入通道，

3、沿通道中心线从Q点射出。已知OQ长度为L，OQ与OP的夹角为θ。(1)求离子的电荷量q并判断其正负；(2)离子从P点进入，Q点射出，通道内匀强磁场的磁感应强度应降为B′，求B′；(3)换用静电偏转法引出离子束，维持通道内的原有磁感应强度B不变，在内外金属板间加直流电压，两板间产生径向电场，忽略边缘效应。为使离子仍从P点进入，Q点射出，求通道内引出轨迹处电场强度E的方向和大小。图3主要题型：选择题、计算题知识热点(1)带电粒子在组合复合场中的受力分析及运动分析。(2)带电粒子在叠加复合场中的受力分析及运动分析。思想方法(1)模型法(2)

4、类比法(3)整体法、隔离法(4)合成法、分解法(5)对称法考向一　带电粒子在组合场中的运动核心知识电偏转　　　　　　　　　磁偏转↓↓规律方法1.做好“两个区分”(1)正确区分重力、电场力、洛伦兹力的大小、方向特点及做功特点。(2)正确区分“电偏转”和“磁偏转”的不同。2.抓住“两个技巧”(1)按照带电粒子运动的先后顺序，将整个运动过程划分成不同特点的小过程。(2)善于画出几何图形处理几何关系，要有运用数学知识处理物理问题的习惯。图4(1)求粒子经过y轴时的位置到原点O的距离；(2)若要使粒子不能进入第三象限，求磁感应强度B的取值范围(

5、不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况)。图5(1)粒子的初速度v0；(2)电场强度E的大小；(3)粒子从A到M点的时间t。解析粒子运动轨迹如图所示，则∠AOQ＝120°且粒子从D点出射时与DT成60°角1.运动过程的分解方法(1)以“场”的边界将带电粒子的运动过程分段；(2)分析每段运动带电粒子的受力情况和初速度，判断粒子的运动性质；(3)建立联系：前、后两段运动的关联为带电粒子过关联点时的速度；(4)分段求解：根据题设条件，选择计算顺序。2.周期性和对称性的应用相邻场问题大多具有周期性和对称性，解题时一是要充分利用其特点画出带电粒子

6、的运动轨迹，以帮助理顺物理过程；二是要注意周期性和对称性对运动时间的影响。考向二　带电粒子在叠加复合场中的运动核心知识规律方法1.带电粒子在复合场中运动的处理方法(1)弄清复合场的组成特点。(2)正确分析带电粒子的受力及运动特点。(3)画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律。2.结论若在叠加场中粒子做直线运动，则一定是做匀速直线运动，重力、电场力和洛伦兹力的合力为零。1.如图6所示，在空间中O点放一质量为m，带电荷量为＋q的微粒，过O点水平向右为x轴，竖直向下为y轴，MN为边界线，上方存在水平向右的匀强电场E，下方存在水平向左的匀

7、强电场E′和垂直纸面向里的匀强磁场。OM＝h，若从静止释放此微粒，微粒一直沿直线OP穿过此区域，θ＝60°。若在O点给它一沿x方向的初速度v0，它第一次经过MN时，与MN交于C点。电场强度E和E′大小未知，重力加速度为g。求：图6(1)C点的坐标；(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小。图7(1)粒子刚从发射器射出时的初速度及粒子发射器P的横坐标x；(2)粒子从粒子源射出到返回第Ⅰ象限上升到最高点所用的总时间。答案见解析关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题第1步：受力分析，关注几场叠加①磁场、重力场并存，受重力和洛伦兹力；②电场、磁场

8、并存(不计重力的微观粒子)，受电场力和洛伦兹力；③电场、磁场、重力场并存，受电场力、洛伦兹力和重力。第2步：运动分析，典型运动模型构建受力平衡的匀速直线运动，受力恒定的匀变速直线运动，受力大小恒定且方向指向圆心的匀速圆周