（考前三个月）2015年高考物理（人教通用）名师考点点拨专题讲义 专题7+带电粒子在复合场中的运动（含14真题及原创解析）

（考前三个月）2015年高考物理（人教通用）名师考点点拨专题讲义 专题7+带电粒子在复合场中的运动（含14真题及原创解析）内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 ，常见的考查形式有组合场(电场、磁场、重力场依次出现)、叠加场( 空间同一区域同时存在两种以上的场 )、周期性变化场等，近几年高考试题中，涉及本专题内容的频度极高，特别是计算题，题目难度大，涉及面广试题多把电场和磁场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、圆周运动规律、功能关系揉合在一起主要考查考生的空间想象能力、分析综合能力以及运用数学知识解决物理问题的能力以考查考生综合分析和解决复杂问题的能力考题 1带电粒子在叠加场中的运动分析例 1 如图 1 所示，位于竖直平面内的坐标系 其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，还有沿 x 轴负方向的匀强 2、电场，场强大小为E2 N/y 轴负方向的、场强大小也为 E 的匀强电场，并在yh0.4 m 的区域有磁感应强度也为 B 的垂直于纸面向里的匀强磁场一个带电荷量为 点得到一初速度，恰好能沿 匀速直线运动( x 轴负方向的夹角为 45)，并从原点 O 进入第一象限已知重力加速度 g10 m/：图 1(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷；(2)油滴在 P 点得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限运动的时间审题突破(1)结合平衡条件判断油滴所受电场力的方向和洛伦兹力的方向，进而判断油滴的电性，对油滴受力分析后采用合成法作图，由几何关系得出三力之比； 3、(2)根据油滴在垂直直线方向上应用平衡条件列方程求得速度大小；(3)进入第一象限，由于重力等于电场力，在电场中做匀速直线运动，在混合场中做匀速圆周运动，作出运动轨迹，结合磁场中圆周运动的周期公式即运动的对称性确定运动总时间高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)根据受力分析(如图 )可知油滴带负电荷，设油滴质量为 m，由平衡条件得：mg 1 1 )由第(1)问得：mgv 4 m/(3)进入第一象限，电场力和重力平衡，知油滴先做匀速直线运动，进入 yh 的区域后做匀速圆周运动，轨迹如图，最后从 x 轴上的 N 点离开第一象限由 OA 匀速运动的位移为 5 2其运动时间：t 1 0.1 知，2C 的 4、圆周运动时间为 T N 的时间 t3t 1在第一象限运动的总时间 t t1t 2t 320.1 ss1)11 油滴带负电荷(2)4 m/(3)图 2，水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直挡板，板高 h9 m，与板上端等高处水平线上有一 P 点，P 点离挡板的距离 x3 m板的左侧以及板上端与 P 点的连线上方存在匀强磁场和匀强电场磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度 B1 T；比荷大小，若与挡板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电量不变，小球最后都能经过位置 P，g10 m/：图 2(1)电场强度的大小与方向；高中物理资源下载平台世昌的博客 (2)小球不与挡板相碰运动到 P 的时间； 5、(3)要使小球运动到 P 点时间最长应以多大的速度射入。 答案(1)10 N/C，方向竖直向下(2) s)35(3)m/1)由题意可知，小球带负电，因小球做匀速圆周运动，有：Eq 10 N/C，方向竖直向下)小球不与挡板相碰直接到达 P 点轨迹如图：有：(hR )2 2得：R5 O 与挡板的夹角为 ，则 5小球做圆周运动的周期 T2，则 tt s) 55(3)因速度方向与半径垂直，圆心必在挡板上，设小球与挡板碰撞 n 次，有 Rx ，n 只能取 0, 时，(2)问不符合题意n1 时，有(3Rh) 2x 2R 2解得：R 13 m，R 2径为 世昌的博客 ：vm/清叠加场的组成特点2正确分析带电粒 6、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(1)若只有两个场且正交，合力为零，则表现为匀速直线运动或静止例如电场与磁场中满足 qE重力场与磁场中满足 mg力场与电场中满足 mg2)若三场共存时，合力为零，粒子做匀速直线运动，其中洛伦兹力 F方向与速度v 垂直(3)若三场共存时，粒子做匀速圆周运动，则有 mg子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，即 m )当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解考题 2带电粒子在组合场中的运动分析例 2 (2014广东36)如图 3 所示，足够大的平行挡板 2 竖直放置，间距为 ，以水平面 理想分界面区 7、的磁感应强度为 向垂直纸面向外，A 1、A 2 上各有位置正对的小孔 2，两孔与分界面 距离为 m、电量为q 的粒子经宽度为 d 的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从 入区，并直接偏转到 的 P 点，再进入区P 点与 的距离是 L 的 计重力，碰到挡板的粒子不予考虑图 3(1)若 k1，求匀强电场的电场强度 E；(2)若 2k3，且粒子沿水平方向从 出，求出粒子在磁场中的速度大小 v 与 k 的关系式和区的磁感应强度 B 与 k 的关系式审题突破(1)粒子在电场中做加速直线运动，根据动能定理列式；粒子在磁场中做匀速圆高中物理资源下载平台世昌的博客 ，根据牛顿第二定律列式；结合几何关系得到轨道半 8、径；最后联立求解(2)结合几何关系列式求解出轨道半径；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律列式；最后联立求解即可解析(1)若 k1，则有 ，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系，该情况粒子的轨迹半径为R有：据动能定理有：)因为 2k3，且粒子沿水平方向从 粒子运动轨迹如图所示，由几何关系：R 2(2(RL) 2，又有 v L2r又 的磁感应强度 B 与 k 的关系：B 1) (2)v B m 图 4 所示的直角坐标 面内有间距为 d，长度为 d 的平行正对金属板233M、N，M 位于 x 轴上，过坐标原点 O 和极板 N 右边缘的直线，与 y 轴的夹角 ， 9、 y 轴之间及 y 轴右侧空间中分别存在磁感应强度大小相等方向相反且均垂直于3坐标平面的匀强磁场质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子从 M 板左侧边缘以速度 极板方向射入，恰好从 N 板的右侧边缘 A 点射出进入磁场粒子第一次通过 y 轴时，速度与 y 轴负方向的夹角为 ：6高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)极板 M、N 间的电压；(2)匀强磁场磁感应强度的大小；(3)粒子第二次通过 y 轴时的纵坐标值；(4)粒子从进入板间到第二次通过 y 轴时经历的时间答案(1) (2) (3)2d(4)( )33 76 1)粒子在 M、N 板间做类平抛运动，设加速度为 a，运动时间为 dv 01根据 10、牛顿运动定律得 q )设粒子经过 A 点时的速度为 v，方向与 x 轴的夹角为 ，根据动能定理，得 2 20v2v 0，3设粒子第一次与 y 轴相交于 D 点，轨迹如图，由几何关系知 D 点与 A 点高度相等，等边三角形R )粒子在 y 轴右侧空间的运动轨迹如图高中物理资源下载平台世昌的博客 2 点的纵坐标为 d.(4)粒子从 A 到 D 的时间 到 E 的时间 2tt 1t 2t 3( ) 76 图 5 所示，相距 3L 的 D 两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场，其中 方的电场 的场强方向竖直向下，方的电场的场强方向竖直向上，电场的场强大小是电场的场强大小的两倍，在电 11、场左边界 有点 Q， 以初速度 水平方向垂直射入匀强电场的带电粒子，电量为q、质量为 T 上的某点 R 进入匀强电场后从 上的 M 点水平射出，其轨迹如图，若 点的距离为 求：图 5(1)匀强电场的电场强度的大小和 间的距离；(2)有一边长为 a、由光滑弹性绝缘壁围成的正三角形容器，在其边界正中央开有一小孔S，将其置于 侧且紧挨 界，若从 Q 点射入的粒子经 D 间的电场从 S 孔水平射入容器中欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从 S 孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无机械能和电量损失)，并返回 Q 点，需在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场，粒子运动的半径小于 a，求磁感应强度 B 的大小应满足的条件以及从 Q 出发再返回到 案(1) L(2)B ，n1,2，2 2 2n世昌的博客 http。