高考物理一轮总复习精品课件 第10章 磁场 研专项 素养提升 (3).ppt

(3)出射方向在与OP方向成θ角到180°-α1之间的粒子都能打在板上,粒子出射速度方向变化的角度为β=180°-α1-37°=90°典例2.(“平移圆”模型)(多选)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分别为2d和d的缝,两缝近端相距为L。一群质量为m、电荷量为q、速度不同的粒子,从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场,不计粒子间的相互作用和重力,对于能够从宽度为d的缝射出的粒子,下列说法正确的是()A.射出粒子带正电C.保持d和L不变,增大B,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D.保持d和B不变,增大L,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大答案BC典例3.(“放缩圆”模型)(多选)(2022新疆克拉玛依三模)如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里,图中虚线为磁场的边界,其中bc段是半径为R的四分之一圆弧,ab、cd的延长线通过圆弧的圆心,Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q(q0)的粒子,在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场,已知所有粒子均从圆弧边界射出,其中M、N是圆弧边界上的两点,不计粒子间的相互作用和重力。则下列说法正确的是()A.从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率B.从M点射出的粒子在磁场中运动的时间一定小于从N点射出的粒子在磁场中运动的时间AD解析粒子运动轨迹如图所示,可以看出,粒子落到b点到c点的过程中,半径越来越大,则由r=可知,速度越来越大,所以从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率。又因为粒子在磁场中的运动时间和圆心角成正比,且由几何关系知,弦切角等于圆心角的一半,所以当弦切角最小时对应粒子的运动时间最短。当弦与圆周相切时,弦切角最小,因为Ob长为R,所以由几何关系知,此时弦切角为θ=60°,所出的粒子在磁场中运动的时间与从N点射出的粒子在磁场中运动的时间大小不能确定。综上所述,A、D正确,B、C错误。二、典型物理模型指导突破:圆形有界匀强磁场中的磁聚焦和磁发散模型模型概述磁聚焦磁发散电性相同的带电粒子平行射入圆形有界匀强磁场,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子从磁场边界上同一点射出,磁场边界在该点的切线与入射方向平行带电粒子从圆形有界匀强磁场边界上同一点射入,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子出射方向与磁场边界在入射点的切线方向平行说明:磁聚焦和磁发散是相反的过程,满足运动的可逆性。考向分析带电粒子在圆形边界磁场中的运动是高考试题常见的类型,对于该类问题,如果满足某种条件,应用“磁聚焦和磁发散”模型来分析问题,会达到事半功倍的效果。为了考查学生分析问题解决问题的能力,命题人常常将某种模型镶嵌在题目中。案例探究典例4.(磁发散模型)(多选)如图所示,一圆形区域圆心为O,半径为R,P为边界上的一点,区域内有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小为B。电荷量为q、质量为m的相同带电粒子a、b(不计重力)从P点先后以大小相等的速度v=射入磁场,粒子a正对圆心射入,粒子b射入磁场时的速度方向与粒子a射入时的速度方向成θ角,已知粒子a与粒子b在磁场中运动的时间之比为3∶4,下列说法正确的是()A.粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r=RB.θ=60°C.θ=30°D.a、b粒子离开磁场时的速度方向也成θ角答案AC典例5.(磁聚焦模型)如图所示,一束宽度为d、均匀分布的带负电尘埃以水平速度v0射出,在尘埃束所在平面内,建立平面直角坐标系xOy,x轴与尘埃束中轴线共线;在P(2.5d,-2d)处放置开口向上且大小不计的尘埃收集容器,只需在y轴右侧的某圆形区域内施加一垂直于纸面向里的匀强磁场,就可以把所有尘埃全部收集到容器中。尘埃颗粒重力、颗粒间作用力均不计。要把所有尘埃全部收集到容器中,则在圆形区域内所施加匀强磁场的磁感应强度大小应满足什么条件?解析设圆形磁场区域的半径为R1,尘埃在磁场中做圆周运动的半径为R2,要使所有尘埃都能到达P点,由几何关系(磁聚焦现象)知必须满足R2=R1甲乙本课结束研专项素养提升第十章一、典型物理模型指导突破:“平移圆”“放缩圆”“旋转圆”模型模型概述“放缩圆”模型适用条件速度方向一定,大小不同粒子源发射速度方向一定,大小不同的带电粒子进入匀强磁场时,这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化轨迹圆圆心共线?如图所示(图中只画出粒子带正电的情况),速度v越大,运动半径也越大。可以发现这些带电粒子射入磁场后,它们运动轨迹的圆心在垂直初速度方向的