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1、第八章 磁场,物理 人教版,1 带电粒子在复合场中的直线运动某空间存在水平方向的匀强电场(图中 未画出)，带电小球沿如图1所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动， 此空间同时存在由A指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是 ( ) A小球一定带正电 B小球可能做匀速直线运动 C带电小球一定做匀加速直线运动 D运动过程中，小球的机械能增大,mg,B,v/ B 则 f洛=0,F电,v,F电一定水平向右,由于不知道电场方向， 故无法判断电荷正负,A错,重力和电场力 都为恒力，其 合力也为恒力,小球应做匀加速 直线运动,B错 C对,电场力做正功，机 械能增加,D对,CD,题组扣点深度思考,专题八 带电粒子
2、在复合场中的运动,2 带电粒子在复合场中的匀速圆周运动如图2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 ( ) A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 D改变小球的速度大小， 小球将不做圆周运动,考虑重力,mg,电场力和重力平衡，电场力竖直向上,F电,小球带负电,根据左手定则 可判断小球顺 时针绕行,BC,题组扣点深度思考,一、复合场,1 复合场的分类,(1)叠加场：电场、 、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，并不重叠或相邻或在同一区域，电场、磁场交替出现
3、,2 三种场的比较,题组扣点深度思考,mg,竖直向下,路径,重力势能,相同,相反,路径,qU,电势能,qvB,左手,动能,qE,磁场,二、带电粒子在复合场中的运动形式,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 做匀速直线运动,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 不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，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
4、况不同的组合场区域，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,题组扣点深度思考,粒子带正电,F电,f洛,由EqBqv可知，vE/B.,ABC,题组扣点深度思考,图3,AC,题组扣点深度思考,图4,AC,题组扣点深度思考,图4,带电粒子在复合场中运动的应用实例,1质谱仪,(1)构造：如图5所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成,题组扣点深度思考,图5,2 回旋加速器,(1)构造：如图6所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中,图6,题组扣点深度思考,图7,题组扣点深度思考,图8,5电磁流量计,图9,题组扣点深度思考,考点一
5、带电粒子在叠加场中的运动,1带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类,(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，因洛伦兹力不做功， 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，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，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，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，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹
6、力不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题,课堂探究考点突破,2 带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动,带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情 况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题 要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹 力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿 运动定律求出结果,课堂探究考点突破,注意磁场的边界,粒子的电性决定电场力和磁场力的方向,电场力与洛伦兹力平衡,飞出的位置决定粒子在场中的偏移距离,粒子的初状态与第一个过程相同,此时撤去了电场,图10,题组扣点,课堂探究,学科素养培养,高考模拟,练出高分,课堂探究考点突破,题组扣点,课堂探究
7、,学科素养培养,高考模拟,练出高分,课堂探究考点突破,题组扣点,课堂探究,学科素养培养,高考模拟,练出高分,课堂探究考点突破,带电粒子(带电体)在叠加场中运动的分析方法,1弄清叠加场的组成,2进行受力分析,3确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合,4画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律,(1)当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解,(2)当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解,(3)当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解,(4)对于临界问题，注意挖掘隐含条件,5记住三点：,(1)受力分析是基础；,(2
8、)运动过程分析是关键；,(3)根据不同的运动过程及物理模型，选择合适的定理列方程求解,课堂探究考点突破,图11,课堂探究考点突破,课堂探究考点突破,考点二 带电粒子在组合场中的运动,1近几年各省市的高考题在这里的命题情景大都是组合场模 型，或是一个电场与一个磁场相邻，或是两个或多个磁场 相邻,2 解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等,3 要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态,4 分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键,课堂探究考点突破,课堂探究考点突破,图12,课堂探究考点突破,课堂探究考点突破,课堂探究考点突破,解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法,方法点拨,
9、带电粒子在分离的电场 、磁场中的运动,匀变速直线运动,类平抛运动,匀速直线运动,匀速圆周运动,牛顿定律、运动学公式,动能定理,常规分解法,特殊分解法,功能关系,匀速运动公式,圆周运动公式、牛顿定律以及几何知识,电场中,磁场中,求法,求法,求法,求法,课堂探究考点突破,审题指导 1.粒子的运动过程是怎样的？ 2尝试画出粒子的运动轨迹 3注意进入磁场时的速度的大小 与方向,课堂探究考点突破,图13,课堂探究考点突破,课堂探究考点突破,【例3】 (14分)如图14所示，在xoy坐标系 内存在周期性变化的电场和磁场，电场 沿y轴正方向，磁场垂直纸面（以向里为 正），电场和磁场的变化规律如图所示， 一质
10、量m=3.21013 kg、电荷量q=1.6 1010 C的带电粒子，在t=0时刻以v0=8 m/s 的速度从坐标原点沿x轴正向运动，不计 粒子重力.求： (1)粒子在磁场中运动的周期; (2) t=20103 s时粒子的位置坐标; (3)t=24103 s时粒子的速度.,分析过程建模型，逐段研究画图示,由图可以发现场的变化具有这样的特点：有电场无磁场，有磁场无电场.因此，其运动特点应是匀变速直线运动和匀速圆周运动的组合.,利用周期公式可直接求.,先根据电场和磁场变化特点定性画出运动轨迹，然后我们就会发现运动过程可看做两个圆周运动和三段类平抛运动模型.,由两图象可以看出t=20103 s到24
11、 103 s恰好为匀速圆周运动的一个周期， 又回到原位置.,隐含着带电粒子的运动具有周期性.,学科素养培养,图14,42.带电粒子在交变电场和交变磁场中的 运动模型问题的分析,审题答题规范,【例3】 (14分)如图14所示，在xoy坐标系 内存在周期性变化的电场和磁场，电场 沿y轴正方向，磁场垂直纸面（以向里为 正），电场和磁场的变化规律如图所示， 一质量m=3.21013 kg、电荷量q=1.6 1010 C的带电粒子，在t=0时刻以v0=8 m/s 的速度从坐标原点沿x轴正向运动，不计 粒子重力.求： (1)粒子在磁场中运动的周期; (2) t=20103 s时粒子的位置坐标; (3)t=
12、24103 s时粒子的速度.,图14,学科素养培养,【例3】 (14分)如图14所示，在xoy坐标系 内存在周期性变化的电场和磁场，电场 沿y轴正方向，磁场垂直纸面（以向里为 正），电场和磁场的变化规律如图所示， 一质量m=3.21013 kg、电荷量q=1.6 1010 C的带电粒子，在t=0时刻以v0=8 m/s 的速度从坐标原点沿x轴正向运动，不计 粒子重力.求： (1)粒子在磁场中运动的周期; (2) t=20103 s时粒子的位置坐标; (3)t=24103 s时粒子的速度.,图14,学科素养培养,图15,学科素养培养,甲,学科素养培养,乙,学科素养培养,高考题组,1,2,模拟题组,
13、3,4,5,高考模拟提能训练,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,a,b,d,c,图16,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,a,d,c,图16,b,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,a,d,c,图16,b,高考模拟提能训练,图17,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,图18,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,高考模拟提能训练,
14、高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,图19,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,高考模拟提能训练,图20,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,高考模拟提能训练,高考题组,1,2,模拟题组,3,4,5,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,图1,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,答案,CD,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,图2,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,答案,BC,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,图3,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,答案,B,1,
15、2,3,4,5,6,7,练出高分,图4,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,答案,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,图5,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,答案,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,甲,乙,图6,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,答案,(1)7.2103 N/C (2)4 cm (3)3.86104 s,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,甲,乙,图7,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,1,2,3,4,5,6,7,练出高分,解析,1,2,3,4,5,6,7,(2)如图，微粒穿过圆形磁场要求偏转角最大， 入射点A与出射点B的连线必须为磁场圆的 直径,练出高分,解析,答案,(1)3.3 m,2.4 m (2)(0.30,2.3),1,2,3,4,5,6,7,
