创新方案2014年高考物理精品教学案与知能检测 8.3带电粒子在复合场中的运动（39页Word）

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能检测 8.3带电粒子在复合场中的运动（39页Word）内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 复合场与组合场(1)复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存。 (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现。 2带电粒子在复合场中的常见运动(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或匀速直线运动状态。 (2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。 (3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动， 2、这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。 (4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。 1 三种场力的特点力的特点 功和能的特点重力场(1)大小 G)方向竖直向下(1)重力做功和路径无关(2)重力做功改变物体的重力势能，且 )大小：F)方向：正电荷受力方向与该点电(1)电场力做功与路径无关(2)电场力做功改变物体的电势能，且 (或负电荷受力的方向与该点电场强度的方向相反)电 E )大小：F)方向：垂直于 v 和 B 决定的平面洛伦兹力不做功2电偏转和磁偏转的比较电偏转 磁偏转受力特征 F 电 恒力) F 洛 力)运 3、动性质 匀变速曲线运动 匀速圆周运动运动轨迹运动规律类平抛运动速度：v xv 0，v y ，y r2t y2r v)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其重力。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单。 (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，要由分析结果确定是否要考虑重力。 4带电粒子在复合场中运动问题的分析思路及方法(1)认识粒子所在区域中场的组成，一般是电场、磁场、重力场中两个场或三个场 4、的复合场。 (2)正确的受力分析是解题的基础，除了重力、弹力、摩擦力以外，特别要注意电场力和洛伦兹力的分析，不可遗漏任一个力。 (3)在正确的受力分析的基础上进行运动的分析，注意运动情况和受力情况的相互结合，特别要关注一些特殊的时刻所处的特殊状态(临界状态)。 (4)如果粒子在运动过程中经过不同的区域受力发生改变，应根据需要对过程分阶段处理。 (5)应用一些必要的数学知识，画出粒子的运动轨迹示意图，根据题目的条件和问题灵活选择不同的物理规律解题。 当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解。 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用平衡条件牛顿定律结合圆周运动规律求解。 当带电粒子做复 5、杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解。 (6)对于临界问题，注意挖掘隐含条件。 如图 831 所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()图 831A小球一定带正电B小球一定带负电C小球的绕行方向为顺时针光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动解析：选 电小球做匀速圆周运动，重力电场力必平衡，电场力向上，小球带负电，A 错，B 正确；洛伦兹力充当问心力，结合左手定则知转动方向为顺时针方向，变速度大小，小球做圆周运动的半径改变，D 错。 带电粒子在组合场中的运动命题分析 本考点为高 6、考热点，考查学生对带电粒子在先后出现(或交替出现)的电磁场中的运动分析、性质判断及综合计算能力。 例 1(2012山东高考)如图 832 甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为 L 的平行金属极板 极板中心各有一小孔 2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为 期为 t0 时刻将一个质量为 m、电量为q(q0)的粒子由 止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在 t 时刻通过 直于边界进入右侧磁场区。 计粒子重力，不考虑极板外的电场)(1)求粒子到达 的速度大小 v 和极板间距 d；(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小 7、应满足的条件；(3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在 t3T 0 时刻再次到达 速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小。 图 832思维流程第一步：抓信息关键点关键点 信息获取光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)负粒子在 时刻到达 )粒子在磁场中不与极板相碰直径 2R)粒子在 3刻再次到达 速度为零最后 在板间减速运动解题突破口要求粒子到达 速度，可由动能定理得到；根据粒子不与极板相碰，可确定在磁场中的半径满足的条件，进而求出 B；求出粒子在板间及无场区运动时间，就可以知道在磁场中运动的时间，进而求出 B 的大小。 第三步：条理作答解析(1)粒子由 过程， 8、根据动能定理得12由式得v 2a，由牛顿第二定律得q a( )2 12 式得d )设磁感应强度大小为 B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 R，由牛顿第二定光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 m 满足2R 式得粒子以速度 平面 的 水平向右射入 区。 粒子在 区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为 E；在 区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向里。 求粒子首次从 区离开时到出发点 距离。 粒子的重力可以忽略。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 33解析：带电粒子进入电场后，在电场力的作用下沿抛物线运动，其加速度方向竖直向下，设其大小 9、为 a，由牛顿运动定律得 qE设经过时间 子从平面 的点 入磁场，由运动学公式和几何关系得12 20粒子速度大小 设速度方向与竖直方向的夹角为 ，则 0 的距离为2此后，粒子进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，圆周半径为2，弧 所张的圆心角为 2，则 点 离为r 1 由几何关系得45 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 式得22 与点 距ls 0s 1 联立解得l ( ) 2( )2题分析 本考点是历年高考命题的热点，覆盖面大，综合性强，难度大，能力要求高，以计算题呈现。 例 2(2012重庆高考)有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置，其原理如图834 所示。 两带电金属板间有匀强电场。 10、方向竖直向上，其中 形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场。 一束比荷(电荷量与质量之比 )均为 的带正电颗粒，以不同1O 进入两金属板之间，其中速率为 颗粒刚好从Q 点处离开磁场，然后做匀速直线运动到达收集板。 重力加速度为 g，3d，d，收集板与 距离为 l，不计颗粒间相互作用。 求图 834(1)电场强度 E 的大小；(2)磁感应强度 B 的大小；光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)速率为 1)的颗粒打在收集板上的位置到 O 点的距离。 解析(1)设带电颗粒的电荷量为 q，质量为 m。 颗粒离开 Q 后做匀速直线运动有， Eq 代入，得 Ek(2)如图 1，有3d) 2( Rd) 2得 11、B)如图 2 所示，有 m33d2 1 3d2y2，yy 1y 2得 yd(5 )252 939答案(1)2)d(5 )252 939 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ,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 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、重力并存若三力平衡，带电体一定做匀速直线运动。 若重力与电场力平衡，带电体一定做匀速圆周运动。 ,若合力不为零且与速度方向不垂直，带电体将做复杂的曲线运动，因 F 洛 不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题。 变式训练35 所示，位于竖直平面内的坐标系 其第三象限空间有沿水平方向的、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 轴负方向的匀强电场，场强大小为 E，在其第一象限空间有沿 y 轴负方向的、场强为 E E 的匀强电场，并在43yh 区域有磁感应强度也为 B 的垂直于纸面向里的匀强磁场。 一个电荷量为 q 的油滴从图中第三象限的 P 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 37。