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1、考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 第3讲 带电粒子在复合场中的运动 2013届高考一轮物理复习课件选修3-1第八章 磁场（教科版） 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 复合场场是指电场电场 、_和重力场场并存，或其中某两场场并 存，或分区域存在从场场的复合形式上一般可分为为如下四 种情况： 相邻场邻场 ；重叠场场；交替场场；交变场变场 . 复合场场 磁场场 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 静止或匀速直线线运动动 当带电带电 粒子在复合场场中所受合外力为为零时时，将处处于_ 状态态或做_ 匀速圆圆周运动动 当带电
2、带电 粒子所受的重力与电场电场 力大小_，方向_时时 ，带电带电 粒子在洛伦兹伦兹 力的作用下，在垂直于匀强磁场场的 平面内做_运动动 带电带电 粒子在复合场场中的运动动分类类 静止 1. 匀速直线线运动动 2 相等相反 匀速圆圆周 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 较较复杂杂的曲线线运动动 当带电带电 粒子所受合外力的大小和方向均变变化，且与初速 度方向不在同一条直线线上，粒子做_变变速曲线线运动动， 这时这时 粒子运动轨动轨 迹既不是圆圆弧，也不是抛物线线 分阶阶段运动动 带电带电 粒子可能依次通过过几个情况不同的复合场场区域，其 运动动情况随区域发发生变变化，
3、其运动过动过 程由几种不同的运 动阶动阶 段组组成. 3 4 非匀 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 电场电场 磁场场同区域应应用实实例 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 复合场场中重力是否考虑虑的三种情况 (1)对对于微观观粒子，如电电子、质质子、离子等，因为为其重力 一般情况下与电场电场 力或磁场场力相比太小，可以忽略而 对对于一些实际实际 物体，如带电带电 小球、液滴、金属块块等，一 般应应考虑虑其重力 (2)在题题目中明确说说明的按说说明要求是否考虑虑重力 (3)不能直接判断是否考虑虑重力的，在进进行受力分析与运 动动分析时时，要
4、由分析结结果确定是否考虑虑重力 温馨提示 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图图831是磁流体发电发电 机的原 理示意图图，金属板M、N正对对着平 行放置，且板面垂直于纸纸面，在两 板之间间接有电电阻R.在极板间间有垂直 于纸纸面向里的匀强磁场场当等离子 束(分 图图831 1 别带别带 有等量正、负电负电 荷的离子束)从左向右进进入极板时时， 下列说说法中正确的是 ( ) AN板的电势电势 高于M板的电势电势 BM板的电势电势 高于N板的电势电势 CR中有由b向a方向的电电流 DR中有由a向b方向的电
5、电流 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 解析 本题考查洛伦兹力的方向的判断，电流形成的条件 等知识点根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电 荷向下极板偏转，则M板的电势高于N板的电势M板相 当于电源的正板，那么R中有由a向b方向的电流 答案 BD 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图图832所示，有一混合正离子 束先后通过过正交的电场电场 、磁场场区域 和匀强磁场场区域，如果这这束正 离子流在区域中不偏转转，进进入区 图图832 2 域后偏转转半径r相同，则则它们们一定具有相同的 ( ) A速度 B质质量 C电电荷量 D比荷 答案 A
6、D 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 (2012南昌高三调调研)某空间间存在水平方向 的匀强电场电场 (图图中未画出)，带电带电 小球沿如 图图833所示的直线线斜向下由A点沿直 线线向B点运动动，此空间间同时时存在由A指向 B的匀强磁场场，则则下列说说法正确的是 ( ) A小球一定带带正电电 B小球可能做匀速直线线运动动 C带电带电 小球一定做匀加速直线线运动动 D运动过动过 程中，小球的机械能增大 图图833 3 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 解析 本题考查带电体在复合场中的运动问题由于重力 方向竖直向下，空间存在磁场，且直线运动
7、方向斜向下， 与磁场方向相同，故不受磁场力作用，电场力必水平向右 ，但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选 项A错误；重力和电场力的合力不为零，故不是匀速直线 运动，所以选项B错误；因为重力与电场力的合力方向与 运动方向相同，故小球一定做匀加速运动，选项C正确； 运动过程中由于电场力做正功，故机械能增大，选项D正 确 答案 CD 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 如图图834所示，在空间间中存在垂直纸纸面向里的匀强磁 场场，其竖竖直边边界AB，CD的宽宽度为为d，在边边界AB左侧侧是 竖竖直向下、场场强为为E的匀强电场电场 现现有质质量为为m、带电带电 量
8、为为q的粒子(不计计重力)从P点以大小为为v0的水平初速度 射入电场电场 ，随后与边边界AB成45射入磁场场若粒子能垂直 CD边边界飞飞出磁场场，穿过过小孔进进入如图图所示两竖竖直平行金 属板间间的匀强电场电场 中减速至零且不碰到正极板 (1)请请画出粒子上述过过程中的运动轨动轨 迹，并求出粒子进进入 磁场时场时 的速度大小v； (2)求匀强磁场场的磁感应应强度B； (3)求金属板间间的电压电压 U的最小值值 4 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 图图834 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训
9、练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 “电电偏转转”和“磁偏转转”的比较较 考点一 带电带电 粒子在分离复合场场中的运动动 垂直进进入磁 场场(磁偏转转) 垂直进进入电电 场场(电电偏转转) 情景图图 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 在竖竖直平面内，以虚线为线为 界分 布着如图图835所示的匀强 电场电场 和匀强磁场场，其中匀强电电 场场的方向竖竖直向下，大小为为E ；匀强磁场场的方向垂直纸纸面向 里，磁感应应强度大小为为B.虚线线 与水平线线之间间的夹夹角为为4
10、5 ，一个带负电带负电 荷的粒子在 【典例1】 图图835 O点以速度v0水平射入匀强磁场场，已知带电带电 粒子所带带的电电荷量 为为q，质质量为为m(重力忽略不计计，电场电场 、磁场场区域足够够大)求 ： (1)带电带电 粒子第1次通过过虚线时线时 距O点的距离； (2)带电带电 粒子从O点开始到第3次通过过虚线时线时 所经历经历 的时间时间 ； (3)带电带电 粒子第4次通过过虚线时线时 距O点的距离 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 解决
11、带电带电 粒子在分离复合场场中运动问题动问题 的思路方法 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 在如图图836所示的空间间坐标标系 中，y轴轴的左侧侧有一匀强电场电场 ，场场 强大小为为E，场场强方向与y轴负轴负 方向 成30，y轴轴的右侧侧有一垂直纸纸面向 里的匀强磁场场，磁感应应强度为为B(未 画出)现现有一质质子在x轴轴上坐标为标为 x010 cm处处的A点，以一定的初速 度v0第一次沿x轴轴正方向射入磁场场， 第二次沿x轴负轴负 方向射入磁场场，回 旋后都垂直于电场电场 方向射入电场电场 ， 最后又进进入磁场场求： 【变式1】 图图836 (1)质质子在匀强磁场
12、场中的轨轨迹半径R； (2)质质子两次在磁场场中运动时间动时间 之比； 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 (3)若第一次射入磁场场的质质子经电场经电场 偏转转后，恰好从第二 次射入磁场场的质质子进进入电场电场 的位置再次进进入磁场场，试试求 初速度v0和电场电场 强度E、磁感应应强度B之间间需要满满足的条 件 解析 (1)质子两次运动的轨迹如图所示， 由几何关系可知x0Rsin 30 解得R2x020 cm. (2)第一次射入磁场的质子，轨迹对应的圆 心角为1210 第二次射入磁场的质子，轨迹对应的圆心 角为230 故质子两次在磁场中运动时间之比为 t1t21271
13、. (3)质子在磁场中做匀速圆周运动时， 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 设设第一次射入磁场场的质质子，从y轴轴上的P点进进入电场电场 做类类 平抛运动动，从y轴轴上的Q点进进入磁场场，由几何关系得，质质 子沿y轴轴的位移为为y2R 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 带电带电 粒子(体)在复合场场中的运动问题动问题 求解要点 (1)受力分析是基础础在受力分析时时是否考虑虑重力必须须注 意题题目条件 (2)运动过动过 程分析是关键键在运动过动过 程分析中应应注意物体 做直线线运动动，曲线线运动动及圆圆周运动动、类类平抛运动动的条件 (3)
14、构建物理模型是难难点根据不同的运动过动过 程及物理模 型选择选择 合适的物理规规律列方程求解 考点二 带电带电 粒子在叠加复合场场中的运动动 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 【典例2】 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 图图837 (1)小球带带何种电电荷？ (2)小球在半圆轨圆轨 道部分克服摩擦力所做的功； (3)小球从F点飞飞出时时磁场场同时时消失，小球离开F点后的运 动轨动轨 迹与直线线AC(或延长线长线 )的交点为为(G点未标标出)，求G 点到D点的距离 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实
15、核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 答案 见解析 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 (2011广东东六校联联合体联联考)如图图83 8所示，竖竖直平面内有相互垂直的匀 强电场电场 和匀强磁场场，电场电场 强度E12 500 N/C，方向竖竖直向上；磁感应应强度 B103 T，方向垂直纸纸面向外；有一质质 量m1102kg、电电荷量q4105C 的带带正电电小球自O点沿与水平线线成45 角 【变式2】 图图838 以v04 m/s的速度射入复合场场中，之后小球恰好从P点进进 入电场电场 强度E22 500 N/C，方向水平向左的第二个匀强 电场电场 中不
16、计计空气阻力，g取10 m/s2.求： (1)O点到P点的距离s1； (2)带电带电 小球经过经过 P点的正下方Q点时时与P点的距离s2. 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 解析 (1)带电小球在正交的匀强电场和 匀强磁场中受到的重力Gmg0.1 N 电场力F1qE10.1 N 即GF1，故带电小球在正交的电磁场 中由O到P做匀速圆周运动 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析物理建模指导活页限时训练高考快乐体验 11.带电带电 粒子“在复合场场中”的运动轨动轨 迹模型 (1)模型概述 当带电带电 粒子沿不同方向进进入电场电场 或磁场时场时 ，粒子做 各种各样样的运动
