（金版教程）2016年高考物理二轮复习 专题三第9讲带电粒子在组合场

（金版教程）2016年高考物理二轮复习 专题三第9讲带电粒子在组合场内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 带电粒子在组合场、复合场中的运动网络构建 高考概况考什么1带电体在组合场中的运动问题(特别是电场和磁场的组合) ；2带电体在复合场中的运动问题(重力场、电场、磁场的复合) ；3各种高科技仪器的原理及应用等(如速度选择器、霍尔元件等)。 怎么考1与高科技仪器的使用原理相结合，考查带电粒子在组合场、复合场中运动的中等偏上难度的选择题或计算题；2带电粒子在周期性变化的电场和磁场中运动的难度较大的压轴计算题。 怎么办1重视对运动规律的理解及应用，强化专题间的综合，特别是和力学、电场的综合；2掌握带电体在复合场、组合场中受力及运动情况的分析方法，按照带电粒子运动的先后顺序， 2、划分小过程；3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。 对 应 学 生 用 书 一、复合场复合场一般包括重力场、电场和磁场，在同一区域，可能同时存在两种或三种不同的场。 二、速度选择器。 电粒子可以在洛伦兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。 与速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹不是圆弧，也不是抛物线。 运动情况随区域情况发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。 世昌的博客 (1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑 3、其重力。 (2)题目中有明确说明是否要考虑重力的。 (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动 分析时，根据运动状态可确定分析出是否考虑重力。 电偏转(垂直进入匀强电场) 磁偏转(垂直进入匀强磁场)受力情况及特点 恒力 F匀变速运动 F小不变、方向改变，永不做功运动规律 类平抛运动 匀速圆周运动偏转程度，qm n1说明 原假设不成立。 所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界。 拓 展 提 升带电粒子在组合场中运动的处理方法(1)解决带电粒子在组合场中运动的一般思维模板(2)用规律选择思路带电粒子经过电场区域时利用动能定理或类平抛的知识分析；带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律 4、结合几何关系来处理。 (3)关注从一种场进入另一种场的衔接速度。 类 题 演 练1.2015唐山一模如图甲所示，在 面内存在半径为 R16 圆形有界磁场区域，有界磁场边界和 x 轴相切于 O 点，以 y 轴上的 P 点为圆心，与 y 轴成 60角的 圆形有界场的一条直径，磁场区域分成、两部分。 x 轴下方为随时间变化的电高中物理资源下载平台世昌的博客 ，电场强度大小为 E8 103 V/m，Et 图象如图乙所示，周期 T0 2 s。 当 t时，第三象限的粒子源 S 沿 y 轴正方向发射比荷为 108 C/粒子，粒子经坐标原点 y 轴左侧进入磁场区域，依次经 P、M 两点垂直 开磁场。 测得粒子在磁场中运 5、动时间 t 104 s，重力不计。 求：3(1)有界磁场区域中磁感应强度的大小；(2)粒子源 S 的可能坐标。 答案(1)0 4 T(2)(4.7 m ，2 (12nm)或(2.5 m ，2 (12n3 3m)解析(1)带电粒子在圆形有界磁场区域内运动轨迹如图所示，由几何关系可知，在区域内轨迹半径 ，在区域内轨迹半径 2 由 r 可知 B 11 、2t 22求得 0 4 T (2)由 得 v 410 3 m/s y 轴正向夹角 30，将速度沿 x 轴负向与 y 轴正向分解：vx210 3 m/s，v y2 103 m/世昌的博客 ，可分解为沿 y 轴正向匀速直线运动和沿 x 轴的变加速直线运动。 粒 6、子沿 x 轴运动的第一种情况如图：粒子在反向加速过程到达 O 点。 加速度 a 810 5 m/s2 a( )2 4.7 4 子到达 O 点的运动时间 t1 T2 v y( )2 (12n粒子沿 x 轴运动的第二种情况如图：粒子在反向减速过程到达 O 点。 2.5 m 子到达 O 点的运动时间t2 v y( )2 (12nm 粒子源 S 的可能坐标(4.7 m，2 (12n m)或(2.5 m，2 (12nm)3 32.2015邯郸一模如图，两平行金属板 A、B 长 l8 板间距离 d8 B 板比 A 板电势高 300 V，即 00 V。 一带正电的粒子电量 q110 10 C，质量m110 20 7、初速度 10 6 m/s 从 R 点沿电场中心线 直电场方向射入电场。 粒子飞出电场后经过无场区域，进入界面为 Q 间匀强磁场区域，从磁场的 点。 已知 界与平行板的右端相距为 L，两界面高中物理资源下载平台世昌的博客 、距为 L，S 点到 界的距离为 L，且 L12 子重力及空气阻力不计，43求：(1)粒子射出平行板时的速度大小 v；(2)粒子进入界面 偏离中心线 距离；(3)匀强磁场的磁感应强度 B 的大小。 答案(1)0 6 m/s(2)m (3)0 3 1)粒子在电场中做类平抛运动，沿电场方向qE ，t ，v y d 得：v y0 6 m/v 0 6 m/)设粒子从电场中飞出时的侧向位移为 8、y，穿过界面 偏离中心线 距离为h，y 得：y相似三角形知识得：得：hm(3)设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为 ，则：4轨迹如图所示高中物理资源下载平台世昌的博客 ：R 0.1 得：B0 3 电粒子在复合场中的运动一般以计算题的形式考查，涉及带电粒子在重力场、电场、复合场中的匀速直线运动或匀速圆周运动等问题。 答案(1)v C (2)W fB )(f(qE,m) 2 g21)小滑块沿 动过程，水平方向受力满足 滑块在 C 点离开 高中物理资源下载平台世昌的博客 0解得 )由动能定理 f 012 2世昌的博客 )如图，小滑块速度最大时，速度方向与电场力、重力的合力方向垂直。 撤去磁场 9、后小滑块将做类平抛运动，等效加速度为 gg (f(qE,m)2 v v g 2P 2(f(qE,m)2 g2N 运动的阶段，加速度的最小值和最大值分别为多少(设小滑块与 的摩擦因数为 )?提示a ，a g。 提 升利用模型思维法求解带电粒子在复合场中的运动问题带电粒子在复合场中的运动问题是高考命题中常见的一种模型，因其受力情况复杂，运动规律复杂多变，因此题目难度往往较大。 但如果能掌握此类模型的运动特点和解题思路，要解得正确答案还是不难的。 1三类复合场的受力和运动特点(1)磁场力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。 若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因 F 洛 10、 不做功，故机械能守恒，由此可求解问题。 (2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子 )若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。 若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体做复杂的曲线运动，因 F 洛 不做功，可用动能定理求解问题。 (3)电场力、磁场力、重力并存高中物理资源下载平台世昌的博客 若三力平衡，一定做匀速直线运动。 若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动。 若合力不为零且与速度方向不垂直，做复杂的曲线运动，因 F 洛 不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题。 2分析带电粒子在复合场中运动问题的基本解题思路类 题 演 练32015济宁、曲阜模拟如图所示，空间区域、存在匀强电场和匀强磁场，Q 为 11、磁场区域的理想边界，区域高度为 d，区域的高度足够大。 匀强电场方向竖直向上；、区域磁场的磁感应强度均为 B，方向分别垂直纸面向里和向外。 一个质量为 m，电荷量为 q 的带电小球从磁场上方的 O 点由静止开始下落，进入电磁场区域后，恰能做匀速圆周运动。 已知重力加速度为 g。 (1)试判断小球的电性并求出电场强度 E 的大小；(2)若带电小球运动一定时间后恰能回到 O 点，在图中作出小球的运动轨迹；求出释放时距 高度 h；并求出小球从开始释放到第一次回到 O 点所经历的时间 t；(3)试讨论 h 取不同值时，小球第一次穿出磁场 区域的过程中电场力所做的功 W。 答案(1)正电，E (2)图见解析h (3) 时，W1)带电小球进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，重力。