2023高考物理二轮总复习 专题微课3-4 带电粒子在叠加场中的运动课件PPT

这是一份2023高考物理二轮总复习 专题微课3-4 带电粒子在叠加场中的运动课件PPT，共46页。PPT课件主要包含了答案B，答案D，答案BC，答案C，答案BD，答案AD等内容，欢迎下载使用。

因“不熟悉流量计的原理”而导致解题失误2．新冠肺炎病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。在实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型，废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是 (　 )
A．带电离子所受洛伦兹力方向由M指向NB．M点的电势高于N点的电势C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速D．只需要测量M、N两点间的电压就能够推算废液的流量防误点：废液中的正、负离子进入匀强磁场后，由于受洛伦兹力作用而偏转到上、下两极上，形成电场，当正、负离子所受洛伦兹力与电场力平衡时，离子做匀速直线运动。学生由于不能掌握该工作原理，造成解题失误。
因“混淆电流方向与电子运动方向的关系”而导致思维受阻3．近年来海底通信电缆越来越多，海底电缆通电后产生的磁场可理想化为一无限长载流导线产生的磁场，科学家为了检测某一海域中磁感应强度的大小，利用图中一块长为a、宽为b、厚为c、单位体积内自由电子数为n的金属霍尔元件，放在海底磁场中，当有如图所示的恒定电流I(电流方向和磁场方向垂直)通过元件时，会产生霍尔电势差UH，通过元件参数可以求得此时海底的磁感应强度B的大小(地磁场较弱，可以忽略)。下列说法正确的是(提示：电流I与自由电子定向移动速率v之间关系为I＝nevbc，其中e为电子的电荷量) (　 )
加强点(一)　带电粒子(体)在叠加场中的运动[科学思维]1．三种场的比较
2．带电粒子在叠加场中运动问题的分析方法
[分类例析]题型1　带电粒子(体)在两场叠加中的运动电场与磁场的叠加[例1]　(2022·广东高考)(多选)如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。已知M、P在同一等势面上，下列说法正确的有 (　 )A．电子从N到P，电场力做正功B．N点的电势高于P点的电势C．电子从M到N，洛伦兹力不做功D．电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力
[解析]　过N点画一条与M、P平行的直线，即为等势线，由于沿电场线电势逐渐降低，所以φN>φP，故B正确；电子从N到P，电势能增大，电场力做负功，A错误；洛伦兹力不做功，故C正确；根据动能定理可知电子从M到P，电场力做功为零，电子在P点速度为零，则电子在M点与在P点均只受电场力作用，故D错误。[答案]　BC
重力场与磁场的叠加[例2]　(多选)如图，一带负电的圆环套在倾斜固定的粗糙绝缘长直杆上，圆环的直径略大于杆的直径，杆处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现给圆环一沿杆向上的初速度v0，在以后的运动过程中，下列关于圆环的速度v随时间t的变化关系图线，可能正确的是 (　 )
[解题指导](1)对圆环受力分析，列出牛顿第二定律，结合速度的变化，判断加速度的变化。(2)上滑时，可能会出现qvB＞mgcs θ和qvB＜mgcs θ两种情况。(3)圆环到达最高点后，可能会出现静止或下滑两种情况。[解析]　若圆环上滑时，qvB＞mgcs θ时，对圆环受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律得：mgsin θ＋μ(qvB－mgcs θ)＝ma，随着v的减小，a逐渐减小；当qvB＜mgcs θ时，对圆环受力分析如图乙所示，由牛顿第二定律得：mgsin θ＋μ(mgcs θ－qvB)＝ma，随着v的减小，a逐渐增大，直至上滑速度减小为零。
若圆环开始上滑时，qvB＜mgcs θ，圆环受力如图乙所示，其a逐渐增大，直至上滑速度减小为零。圆环在最高点，若mgsin θ≤μmgcs θ，则圆环静止不下滑，故B正确；若mgsin θ>μmgcs θ，由牛顿第二定律得：mgsin θ－μ(mgcs θ＋qvB)＝ma，随着下滑速度的增大，a逐渐减小至零，即最后圆环匀速下滑，故D正确。[答案]　BD
[素养训练]1．(2022·全国甲卷)空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面(xOy平面)向里，电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是 (　 )
解析：在xOy平面内电场的方向沿y轴正方向，故在坐标原点O由静止开始运动的带正电粒子在电场力作用下会向y轴正方向运动。磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定则，可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负方向的洛伦兹力，故带电粒子向x轴负方向偏转，A、C错误；由于匀强电场方向沿y轴正方向，故x轴为匀强电场的等势面，从开始到带电粒子偏转再次运动到x轴时，电场力做功为0，洛伦兹力不做功，故带电粒子再次回到x轴时的速度为0，因受电场力作用再次进入第二象限重复向左偏转，故B正确，D错误。答案：B
加强点(二)　带电粒子(体)在叠加场中运动的应用[科学思维]四种常见的叠加场模型的比较
2．(多选)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的(忽略电子的重力) (　　)
3．(2022·浙江宁波联考)如图所示为某一新型发电装置的示意图，发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上、下两面是绝缘板，前、后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连，整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正方向流动，则下列说法正确的是 (　 )
加强点(三)　带电粒子在交变场中的运动[科学思维]带电粒子在交变场中运动问题的基本思路
[典例]　(2022·河北高考·节选)两块面积和间距均足够大的金属板水平放置，如图1所示，金属板与可调电源相连形成电场，方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场，方向垂直xOy平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间O点放置一粒子源，可连续释放质量为m、电荷量为q(q>0)、初速度为零的粒子，不计重力及粒子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求：
[素养训练]1．(2022·福州模拟)(多选)如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后，下图中，反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是(　 )
2．(多选)某一空间存在着磁感应强度为B且大小不变、方向随时间t做周期性变化的匀强磁场(如图甲所示)，规定垂直纸面向里的磁场方向为正。为使静止于该磁场中的带正电的粒子能按a→b→c→d→e→f的顺序做横“∞”字曲线运动(即如图乙所示的轨迹)，下列办法可行的是(粒子只受磁场力的作用，其他力不计) (　 )
“微课精练”见“微课精练（十四）” (单击进入电子文档)