高中生物一輪復習教案
發(fā)表時間:2021-03-22高考物理第一輪專項復習:帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動。
第7課時:帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動(2)
[知識要點]:
帶電粒子在有界磁場中運動的極值問題注意下列結(jié)論,再借助數(shù)學方法分析
l、帶電粒子剛好穿出磁場邊界的條件是:粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切
2、當速度v一定時,弧長(或弦長)越長,圓周角越大,則帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長
3、當速率v變化時,圓周角大的,運動時間越長
[要點講練]:
例1、如圖,在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強磁場,磁感強度的方向垂直于oxy平面向里,大小為B。現(xiàn)有一質(zhì)量為m電量為q的帶電粒子,在x軸上到原點的距離為x0的P點,以平行于y軸的初速度射入此磁場,在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場。不計重力的影響。由這些條件可知()
A.不能確定粒子通過y軸時的位置
B.不能確定粒子速度的大小
C.不能確定粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間
D.以上三個判斷都不對
例2、如圖所示,很長的平行邊界面M、N與N、P間距分別為l1與l2,其間分別有磁感應強度為B1與B2的勻強磁場區(qū)Ⅰ和Ⅱ,磁場方向均垂直紙面向里,已知B1≠B2,一個帶正電的粒子電量為q,質(zhì)量為m,以大小為vo的速度垂直邊界面M與磁場方向射入MN間磁場區(qū),試討論粒子速度V。應滿足什么條件,才可通過這兩個磁場區(qū),并從邊界面P射出?(不計粒子重力)
例3、如圖所示,半徑R=10cm的圓形區(qū)域邊界跟y軸相切于坐標系原點O,磁感強度B=0.332T,方向垂直于紙面向里,在O處有一放射源S,可沿紙面向各個方向射出速率均為v=3.2×106m/s的α粒子,已知α粒子的質(zhì)量m=6.64×10-27kg,電量q=3.2×10-19C。
(1)畫出α粒子通過磁場空間做圓周運動的圓心的軌跡。
(2)求出α粒子通過磁場空間的最大偏轉(zhuǎn)角θ。
(3)再以過O點并垂直紙面的直線為軸旋轉(zhuǎn)磁場區(qū)域,能使穿過磁場區(qū)域且偏轉(zhuǎn)角最大的α粒子射到正方向的y軸上,則圓形磁場直徑OA至少應轉(zhuǎn)過多大的角度β。
例4、如圖所示,在一個圓形區(qū)域內(nèi),兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A2A4為邊界的兩個半圓形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中,A2A4與A1A3的夾角為60。一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子以某一速度從Ⅰ區(qū)的邊緣點A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場,隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心O進入Ⅱ區(qū),最后再從A4處射出磁場。已知該粒子從射入到射出磁場所用的時間為t,求Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)中磁感應強度的大小(忽略粒子重力)。
[強化練習]
1、在真空中半徑r=3.0×10-2m的圓形區(qū)域內(nèi),有一磁感應強度B=0.2T的勻強磁場,方向如圖所示,一批帶正電的粒子以初速v0=1.0×106m/s,從磁場邊界上直徑ab的一端a向著各個方向射入磁場,且初速方向與磁場垂直,已知該粒子的荷質(zhì)比q/m=1.0×108C/kg,不計粒子的重力,求(1)粒子在磁場中運動的最長時間;(2)若射入磁場的粒子速度改為v0=3.0×105m/s,其它條件不變,試用斜線畫出該批粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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2、據(jù)有關資料介紹,受控核聚變裝置中有極高的溫度,因而帶電粒子沒有通常意義上的“容器”可裝,而是由磁場約束帶電粒子運動使之束縛在某個區(qū)域內(nèi)?,F(xiàn)按下面的簡化條件來討論這個問題:如圖是一個截面為內(nèi)徑R1=0.6m、外徑R2=1.2m的環(huán)狀區(qū)域,區(qū)域內(nèi)有垂直截面向里的勻強磁場.已知氦核荷質(zhì)比為4.8×107C/kg,磁場的磁感強度B=0.4T,不計帶電粒子重力。
(1)實踐證明,氦核在磁場區(qū)域內(nèi)沿垂直于磁場方向運動速度v的大小與它在磁場中運動的軌道半徑r有關,試導出v與r的關系式。
(2)若氦核沿磁場區(qū)域的半徑方向平行于截面從A點射入磁場,畫出氦核在磁場中運動而不穿出外邊界的最大圓軌道示意圖。
(3)若氦核在平行于截面從A點沿各個方向射入磁場都不能穿出磁場外邊界,求氦核的最大速度。
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帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動
一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負責,準備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學生更好的消化課堂內(nèi)容,幫助高中教師能夠更輕松的上課教學。那么一篇好的高中教案要怎么才能寫好呢?為滿足您的需求,小編特地編輯了“帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動”,僅供參考,希望能為您提供參考!
第六課時帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動(1)
[知識要點回顧]:
一、帶電粒子做勻速圓周運動的分析方法:(畫軌跡,定圓心,找半徑)
1、圓心的確定:因為洛侖茲力F指向圓心,根據(jù)F⊥v,畫出粒子運動軌跡中任意兩點(一般是射入和射出磁場兩點)的F的方向,沿兩個洛侖茲力F畫其延長線,兩延長線的交點即為圓心.
2、半徑的確定和計算:利用平面幾何關系,求出該圓的可能半徑(或圓心角).并注意以下兩個重要的幾何特點:粒子速度的偏向角(ф)等于回旋角(圓心角α),并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖),即ф=α=2θ=ωt.
3、粒子在磁場中運動時間的確定:利用回旋角(即圓心角α)與弦切角的關系,或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°,計算出圓心角α的大小,由公式t=αT/360°,可求出粒子在磁場中的運動時間。
4、注意圓周運動中有關對稱規(guī)律:如從同一邊界射入的粒子,從同一邊界射出時,速度與邊界的夾角相等;在圓形磁場區(qū)域內(nèi).沿徑向射入的粒子,必沿徑向射出等等。
二、運動規(guī)律應用
[典型例題]:
例1、每時每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來,地球磁場可以有效地改變這些宇宙射線中大多數(shù)帶電粒子的運動方向,使它們不能到達地面,這對地球上的生命有十分重要的意義。假設有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來,(如圖),地球由西向東轉(zhuǎn),虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸,上方為地理北極),在地球磁場的作用下,它將()
A.向東偏轉(zhuǎn)B.向南偏轉(zhuǎn)C.向西偏轉(zhuǎn)D.向北偏轉(zhuǎn)
例2、圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線,在平面右側(cè)的半空間存在一磁感強度為B的勻強磁場,方向垂直紙面向外是MN上的一點,從O點可以向磁場區(qū)域發(fā)射電量為+q、質(zhì)量為m、速率為的粒子,粒子射入磁場時的速度可在紙面內(nèi)各個方向已知先后射人的兩個粒子恰好在磁場中給定的P點相遇,P到0的距離為L不計重力及粒子間的相互作用
(1)求所考察的粒子在磁場中的軌道徑
(2)求這兩個粒子從O點射人磁場的時間間隔
例3、A、B為水水平放置的足夠長的平行板,板間距離為d=1.0×10-2m,A板上有一電子源P,在紙面內(nèi)能向各個方向發(fā)射速度在0≤v≤3.2×107m/s范圍內(nèi)的電子,Q為P點正上方B板上的一點,若垂直紙面加一勻強磁場,磁感應強度B=9.1×10-3T,已知電子的質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電子電量e=1.6×10-19C,不計電子的重力和電子間的庫侖力,且電子打到板上均被吸收,并轉(zhuǎn)移到大地。求:
(1)沿PQ方向射出的電子,擊中A、B板上的范圍。
(2)若從P點發(fā)出的粒子恰能擊中Q點,則電子的發(fā)射方向(用圖中θ表示)與電子速度的大小v之間應滿足的關系及各自相應的取值范圍。
[強化練習]
1、相距為d的兩平行板水平放置,兩板間的電勢差為U,一個質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子,能以水平速度V勻速直線地通過兩板間,如果把兩板距離減小一半,要使帶電粒子仍能水平直線地通過電場,下列措施正確的是:()
A、把粒子速度增加一倍B、把粒子的速度減小一半
C、加一個垂直紙面向外的勻強磁場,且
D、加一個垂直于紙面向外的勻強磁場,且
2、如圖所示,在垂直紙面向里的勻強磁場的邊界上,有兩個質(zhì)量和電量均相同的正、負離子(不計重力),從O點以相同的速度先后射入磁場中,入射方向與邊界成θ角,則正、負離子在磁場中()
A.運動時間相同B.運動軌跡的半徑相同
C.重新回到邊界時速度的大小和方向相同D.重新回到邊界的位置與O點的距離相等
3、如圖,在一水平放置的平板MN的上方有勻強磁場,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向,由小孔O射入磁場區(qū)域。不計重力,不計粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域,其中。哪個圖是正確的()
4、如圖所示,長方形abcd長ad=0.6m,寬ab=0.3m,O、e分別是ad、bc的中點,以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場(邊界上無磁場),磁感應強度B=0.25T。一群不計重力、質(zhì)量m=3×10-7kg、電荷量q=+2×10-3C的帶電粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場射入磁場區(qū)域()
A.從Od邊射入的粒子,出射點全部分布在Oa邊
B.從aO邊射入的粒子,出射點全部分布在ab邊
C.從Od邊射入的粒子,出射點分布在Oa邊和ab邊
D.從aO邊射入的粒子,出射點分布在ab邊和be邊
5、如圖,兩個共軸的圓筒形金屬電極,外電極接地,其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和d,外筒的外半徑為r0,在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場,磁感強度的大小為B。在兩極間加上電壓,使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿向外的電場。一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子,從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的S點出發(fā),初速為零。如果該粒子經(jīng)過一段時間的運動之后恰好又回到出發(fā)點S,則兩電極之間的電壓U應是多少?(不計重力,整個裝置在真空中)
高考物理第一輪專項復習:帶電粒子在電、磁場中的運動
第八課時:帶電粒子在電、磁場中的運動
[知識要點]:
1、帶電粒子速度選擇器:
選擇器內(nèi)有正交的勻強電場E和勻強磁場B,一束有不同速率的正離子水平地由小孔S進入場區(qū),路徑不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的離子的條件是_____________,即能通過速度選擇器的帶電粒子必是速度為v=_______的粒子,與它帶多少電和電性,質(zhì)量為多少都無關(書P1043)
2、磁流體發(fā)電機
如圖是磁流體發(fā)電機,其原理是:等離子氣體噴入磁場,正、負離子在洛侖茲力作用下發(fā)生上、下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上,產(chǎn)生電勢差.設A、B平行金屬板的面積為S,相距l(xiāng),等離子氣體的電阻率為ρ,噴入氣體速度為v,板間磁場的磁感強度為B,板外電阻為R,當?shù)入x子氣體勻速通過AB板間時,A、B板上聚集的電荷最多,板間電勢差最大,即為電源電動勢.電動勢E=_____________。R中電流I=_______________
例1、目前,世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機。如圖所示表示了它的發(fā)電原理:將一束等離子體垂直于磁場方向噴入磁場,在磁場中有兩塊金屬板A、B,這時金屬板上就會聚集電荷,產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度均為v,兩金屬板的板長為L,板間距離為d,板平面的面積為S,勻強磁場的磁感應強度為B,方向垂直于速度方向,負載電阻為R,等離子體充滿兩板間的空間。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時,電流表示數(shù)為I,那么板間等離子體的電阻率為()
A.B.C.D.
3、電磁流量計
電磁流量計原理可解釋為:如圖所示,一圓形導管直徑為d,用非磁性材料制成,其中有可以導電的液體向左流動.導電液體中的自由電荷(正、負離子)在洛侖茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn),a、b間出現(xiàn)電勢差.當自由電荷所受電場力和洛侖茲力平衡時,a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定.流量Q=_____________
例2、為了測量某化工廠的污水排放量,技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計,該裝置由絕緣材料制成,長、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開口,在垂直于上下底面方向加磁感應強度為B的勻強磁場,在前后兩個內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極,污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時,電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積),下列說法中正確的是()
A.若污水中正離子較多,則前表面比后表面電勢高
B.前表面的電勢一定低于后表面的電勢,與哪種離子多無關
C.污水中離子濃度越高,電壓表的示數(shù)將越大
D.污水流量Q與U成正比,與a、b無關
4、霍爾效應
如圖所示,厚度為h,寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感強度為B的均勻磁場中,當電流通過導體板時,在導體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A’之間會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應,實驗表明,當磁場不太強時,電勢差U、電流I和B的關系為U=.式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù).
例3、一種半導體材料稱為“霍爾材料”,用它制成的元件稱為“霍爾元件”.這種材料有可定向移動的電荷,稱為“載流子”,每個載流子的電荷量大小為1元電荷,即q=1.6×10-19C.霍爾元件在自動檢測、控制領域得到廣泛應用,如錄像機中用來測量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來檢測電梯門是否關閉以自動控制升降電動機的電源的通斷等.在一次實驗中,一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0×10-2m、長bc=L=4.0×10-2m、厚h=1×10-3m,水平放置在豎直向上的磁感應強度B=1.5T的勻強磁場中,bc方向通有I=3.0A的電流,如圖所示,沿寬度產(chǎn)生1.0×10-5V的橫電壓.?
(1)假定載流子是電子,a、b兩端中哪端電勢較高??
(2)薄板中形成電流I的載流子定向運動的速率是多少??
5、磁強計
磁強計實際上是利用霍爾效應來測量磁感強度B的儀器.其原理可解釋為:如圖所示一塊導體接上a、b、c、d四個電極,將導體放在勻強磁場之中,a、b間通以電流I,c、d間就會出現(xiàn)電勢差,只要測出c、d間的電勢差U,就可測得B。設導體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,則B的大小為_____________。
[強化練習]
1、一種測量血管中血流速度儀器的原理如圖所示,在動脈血管左右兩側(cè)加有勻強磁場,上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表,設血管直徑是2.0mm,磁場的磁感應強度為0.080T,電壓表測出的電壓為0.10mV,則血流速度大小為______m/s.(取兩位有效數(shù)字)
2、一種稱為“質(zhì)量分析器”的裝置如圖所示.A表示發(fā)射帶電粒子的離子源,發(fā)射的粒子在加速管B中加速,獲得一定速率后于C處進入圓形細彎管(四分之一圓?。?,在磁場力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),然后進入漂移管道D,若粒子質(zhì)量不同或電量不同或速率不同,在一定磁場中的偏轉(zhuǎn)程度也不同.如果給定偏轉(zhuǎn)管道中心軸線的半徑、磁場的磁感應強度、粒子的電荷量和速率,則只有一定質(zhì)量的粒子能從漂移管道D中引出.已知帶有正電荷q=1.6×10-19C的磷離子,質(zhì)量為m=51.1×10-27kg,初速率可認為是零,經(jīng)加速管B加速后速率為v=7.9×105m/s。求:(都保留一位有效數(shù)字)
(1)加速管B兩端的加速電壓應為多大?
(2)若圓形彎管中心軸線的半徑R=0.28m,為了使磷離子從漂移管道引出,則圖中虛線所圍正方形區(qū)域內(nèi)應加磁感應強度為多大的勻強磁場?
3、如圖(甲)所示為電視機中顯像管的原理示意圖,電子槍中的燈絲加熱陰極而逸出電子,這些電子再經(jīng)加速電場加速后,從O點進入由磁偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)磁場中,經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場后打到熒光屏MN上,使熒光屏發(fā)出熒光形成圖像,不計逸出電子的初速度和重力。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e,加速電場的電壓為U0偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場分布在邊長為L的正方形區(qū)域abcd內(nèi),磁場方向垂直紙面,且磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖(乙)所示。在每個周期內(nèi)磁感應強度都是從-B0均勻變化到B0。磁場區(qū)域的左邊界的中點與O點重合,ab邊與00/平行,右邊界bc與熒光屏之間的距離為S。由于磁場區(qū)域較小,且電子運動的速度很大,所以在每個電子通過磁場區(qū)域的過程中,可認為磁感應強度不變,即為勻強磁場,不計電子之間的相互作用。
(1)求電子射出電場時的速度大小。
(2)為使所有的電子都能從磁場的bc邊射出,求偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生磁場的磁感應強度的最大值。
(3)熒光屏上亮線的最大長度是多少?
4、家用微波爐是一種利用微波的電磁能加熱食物的新灶具,主要由磁控管、波導管、微波加熱器、爐門、直流電源、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外殼等組成.如圖為磁控管的示意圖,一群電子在垂直于管的某截面內(nèi)做勻速圓周運動,在管內(nèi)有平行于管軸線方向的勻強磁場,磁感強度為B,在運動中這群電子時而接近電極1,時而接近電極2,從而使電極附近的電場強度發(fā)生周期性變化.由于這一群電子散布的范圍很小,可以看作集中在一點,共有N個電子.每個電子的電量為e,質(zhì)量為m,設這群電子圓形軌道的直徑為D。電子群離電極1端點P的最短距離為r.
(1)這群電子做圓周運動的速率、頻率各是多少?”
(2)在電極1的端點P處,電場強度變化的頻率是多少?
(3)在電極1的端點P處,運動的電子群產(chǎn)生的電場強度最大值、最小值各是多少?
高考物理第一輪帶電粒子在復合場中的運動專項復習
第十課時:帶電粒子在復合場中的運動習題課
1、空間存在一勻強磁場B,其方向垂直紙面向里,另有一個點電荷+Q的電場,如圖所示,一帶電-q的粒子以初速度v0從某處垂直電場、磁場入射,初位置到點電荷的距離為r,則粒子在電磁場中的運動軌跡可能為()
A.以點電荷+Q為圓心,以r為半徑的在紙平面內(nèi)的圓周
B.開始階段在紙面內(nèi)向向右偏轉(zhuǎn)的曲線
C.開始階段在紙面內(nèi)向向左偏轉(zhuǎn)的曲線D.沿初速度v0方向的直線
2、三個質(zhì)量相同的質(zhì)點a、b、c帶有等量的正電荷,由靜止開始同時從相同的高度落下,下落中b、c分別進入如圖所示的勻強電場和勻強磁場中,設它們都能落到同一平面上,不計空氣阻力,則有:()
A、落地時a的動能最大B、落地時a和c的速度大小相同
C、a和c同時到達平面D、c比a、b質(zhì)點先到達平面
3、如圖,MN與水平面之間有一正交的勻強電場和磁場,在MN的上方帶正電的小球A,由靜止開始下落,經(jīng)復合場后到達水平面,空氣阻力不計,以下說法中正確的是:()
A、在復合場中,小球作勻變速運動
B、在復合場中,小球的電勢能將減小
C、小球由靜止下落到水平面時的動能大于它重力勢能的減少量
D、如僅增加B,小球至平面的動能不變
4、關于帶電粒子的運動,下列正確的是:()
A、沿著磁力線運動飛入磁場,磁場力做功,動能增加
B、沿著電力線飛入勻強電場,電場力做功,動能不一定增加
C、只有垂直磁力線飛入勻強磁場中時,磁場力不作功
D、垂直于電力線方向飛入勻強電場,在電場中運動,電場力不做功
5、如圖所示,在y0的空間中存在勻強電場,場強沿y軸負方向;在y0的空間中,存在勻強磁場,磁場方向垂直xy平面(紙面)向外,一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運動粒子,經(jīng)過y軸上y=h處的點P1時速率為v0,方向沿x軸正方向;然后,經(jīng)過x軸上x=2h處的P2點進入磁場,并經(jīng)過y軸上y=-2h處的P3點,不計重力.求:(1)電場強度的大?。?br>
(2)粒子到達P2時速度的大小和方向;
(3)磁感應強度的大小.
6、在豎直平面內(nèi)有一圓形絕緣軌道,半徑R=1m,勻強磁場垂直于軌道平面向內(nèi),一質(zhì)量為m=1×10-3kg、帶電量為q=+3×10-3C的小球,可在其內(nèi)壁滑動。開始時,在最低點處給小球一個水平向右的初速度v0,使小球在豎直面內(nèi)逆時針做圓周運動,圖甲是小球在豎直面內(nèi)做圓周運動的速率v隨時間變化的情況,圖乙是小球所受軌道的彈力F隨時間變化的情況,結(jié)合圖象所給數(shù)據(jù),求:(1)磁感應強度的大小(2)小球初速度的大小
7、某空間存在著變化的電場和另一變化的磁場,電場方向向右,即圖示中由b點到C點的方向,電場強度大小變化如圖中E—t圖象,磁感應強度變化如圖中B-t圖象.已知ab垂直于bc,ac=2bc,在a點,從第1s末時刻開始,每隔2s有一相同帶電粒子(粒子重力不計)沿ab方向以速度v射出,這些粒子都恰能擊中c點,且粒子在ac間運動時間小于1s,求:
(1)圖象中E0和B0的比值;
(2)第二個粒子和第一個粒子從射出到擊中C點所用的時間的比值。
高考物理第一輪總復習帶電粒子在電場中的運動教案30
古人云,工欲善其事,必先利其器。教師要準備好教案,這是每個教師都不可缺少的。教案可以讓學生們充分體會到學習的快樂,幫助教師緩解教學的壓力,提高教學質(zhì)量。教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢?下面的內(nèi)容是小編為大家整理的高考物理第一輪總復習帶電粒子在電場中的運動教案30,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
帶電粒子在電場中的運動
一、帶電物體在電場中的運動
帶電物體(一般要考慮重力)在電場中受到除電場力以外的重力、彈力、摩擦力,由牛頓第二定律來確定其運動狀態(tài),所以這部分問題將涉及到力學中的動力學和運動學知識。
二、帶電粒子在電場中的運動
帶電微粒子在電場中的運動一般不考慮粒子的重力.帶電粒子在電場中運動分兩種情況:
第一種是帶電粒子垂直于電場方向進入電場,在沿電場力的方向上初速為零,作類似平拋運動.
第二種情況是帶電粒子沿電場線進入電場,作直線運動.
⑴加速電場
加速電壓為U,帶電粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,假設從靜止開始加速,則根據(jù)動能定理
,………………①所以離開電場時速度為
⑵在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動(記住這些結(jié)論)
如圖所示,板長為L,板間距離為d,板間電壓為U,帶電粒子沿平行于帶電金屬板以初速度v0進入偏轉(zhuǎn)電場,飛出電場時速度的方向改變角α。
①兩個分運動(類平拋):垂直電場方向:勻速運動,vx=v0平行E方向:初速度為零,加速度為a的勻加速直線運動
加速度:………………②再加磁場不偏轉(zhuǎn)時:…………②
水平:L1=vot1……………………………③在電場中運動的時間t1=L/v0
豎直:…………………………④
②飛出電場時豎直側(cè)移:
v0、U偏來表示;U偏、U加來表示;U偏和B來表示
飛出偏轉(zhuǎn)電場豎直速度:Vy=at1=
③偏轉(zhuǎn)角的正切值tan=(θ為速度方向與水平方向夾角)
④不論帶電粒子的m、q如何,在同一電場中由靜止加速后,再進入同一偏轉(zhuǎn)電場,它們飛出時的側(cè)移和偏轉(zhuǎn)角是相同的
(即它們的運動軌跡相同)所以兩粒子的偏轉(zhuǎn)角和側(cè)移都與m與q(比荷)無關.
注意:這里的U加與U偏不可約去,因為這是偏轉(zhuǎn)電場的電壓與加速電場的電壓,二者不一定相等.
⑤出場速度的反向延長線跟入射速度相交于O點,粒子好象從中心點射出一樣(即)
⑥粒子在電場中運動,一般不計粒子的重力,個別情況下需要計重力,題目中會說時或者有明顯的暗示。
⑶若再進入無場區(qū):做勻速直線運動。
水平:L2=vot2⑤
豎直:=(簡捷)⑥
總豎直位移:
靜電場中的幾個重要結(jié)論:
①勻強電場中,相互平行的兩線線段的端點的電勢差相等。任意一段線段中點的電勢等于兩端點電勢的平均值。
②三個電荷平衡問題:(沒有其它力作用)電性:兩相夾異;電量:兩大夾小。
③兩個電荷量之和這定值時,當且僅當它們的電荷量相等時,兩電荷間的庫侖力最大。
④帶電粒子垂直進入勻強電場,它離開電場時,就好象從初速度方向位移的中點沿直線射出來的。
⑤電容器上的電荷量變化,等于通過跟它串聯(lián)的電器的電荷量。