《（导与练）2016年高三物理二轮复习（课件+限时训练，全国通用 ）专题七 带电粒子在复合场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（导与练）2016年高三物理二轮复习（课件+限时训练，全国通用 ）专题七 带电粒子在复合场中的运动（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、二轮 物理 专题七 带电粒子在复合场中的运动 二轮 物理 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 锁定考点 高效突破 阅卷评析 剑指满分 二轮 物理 展示考纲 明晰考向 重要考点 考题预测 () () 电场和磁场是历年考试题中重点考查区域 ,尤其是复合场问题中巧妙地把电场、磁场与牛顿运动定律、物体平衡等知识点联系在一起 . 预计 2016年高考对带电粒子在组合场、复合场中的运动会结合牛顿运动定律、功能关系等综合命题 ,常以计算题的形式进行考查 ,也有可能以选择题的形式考查 ;带电粒子在复合场中的应用实例 ,如回旋加速器、质谱仪、磁流体发电机、电磁流量计及霍尔效应等命题的可能性较大 . 二轮 物
2、理 方法归纳 重点点拨 一、带电粒子在区域性 “ 组合场 ” 中的运动 指电场、磁场和重力场有两种场同时存在 ,但各位于一定的区域内并不重叠 ,且带电粒子在一个场中只受一种场力的作用 . 组合场 ” 问题的处理要点 (1)根据区域、运动情况的不同 ,将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段 ,对不同的阶段选取不同的规律处理 . (2)联系不同阶段运动的物理量是速度 ,因此确定带电粒子在场区边界的速度 (包括大小和方向 )是解决该类问题的关键 . 二轮 物理 二、带电粒子在叠加场中的运动 类型和规律分析如表所示 类型 运动性质 轨道 约束 叠加场 种类 受力情况 无轨道约束 重力场、磁场并存 重力、
3、洛伦兹力 (1)若重力和洛伦兹力平衡 ,则带电体做匀速直线运动 (2)若重力和洛伦兹力不平衡 ,则带电体将做复杂的曲线运动 二轮 物理 静电场、磁场并存 电场力、洛伦兹力 ( 不计重力的微观 粒子 ) (1) 若电场力和洛伦兹力平衡 , 则带电粒子做匀速直线运动 , 如 速度选择器 : 入射速度满足 q E 时 , 粒子沿直线匀速通过而被选择出来 磁流体发电 : 在洛伦兹力作用下发生偏转产生电动势 , 形成电源的正、负极 ; 由 =U=(2) 若电场力和洛伦兹力不平衡 , 则带电粒子做复杂的曲线运动 无轨道约束 重力场、静电场和磁场并存 重力、电场力、洛伦兹力 (1) 若三力平衡 , 一定做匀
4、速直线运动 (2) 若重力与电场力平衡 , 一定做匀速圆周运动 (3) 若合力不为零且与速度方向不垂直 , 做复杂的曲线运动 有轨道 约束 重力场、静电场 和磁场 并存 重力、电场 力、洛伦兹 力、拉力 ( 或 支持力 ) 带电体在叠加场中受轻杆、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等 二轮 物理 锁定考点 高效突破 考点一 带电粒子在区域组合场中的运动 典例 (2015赣州市一模 )扭摆器是同步辐射装置中的插入件 ,能使粒子的运动轨迹发生扭摆 , 两处的条形匀强磁场区边界竖直 ,相距为 L,磁场方向相反且垂直于纸面 m、电荷量为 力不计的粒子 ,从靠近平行板
5、电容器 极板间电压为 U,粒子经电场加速后平行于纸面射入 区 ,射入时速度与水平方向的夹角 =30 . (1)当 区宽度 ,磁感应强度大小 0时 ,粒子从 区右边界射出时速度与水平方向夹角也为 30 , 求 区运动的时间 t; 二轮 物理 思路探究 (1)平行板电容器的作用是什么 ?带电粒子在磁场中做什么运动 ? 答案 :使粒子得到射入磁场确定的速度 ;匀速圆周运动 . 规范解答 : (1) 如图 ( 甲 ) 所示 , 设粒子射入磁场区的速度为 v, 在磁场区中做圆周运动的半径为 R 1 , 由动能定理和牛顿第二定律得 2 =2R 1 联立 , 代入数据得 B 0 =12 设粒子在磁场区中做圆
6、周运动的周期为 T, 运动的时间为 t, T=12 2 T 联立代入数据得 t=32 答案 : (1) 12 32Lm 二轮 物理 (2)若 区宽度 1=L,磁感应强度大小 1=粒子在 区的最高点与 区的最低点之间的高度差 h; 规范解答 : (2) 设粒子在磁场区做圆周运动的半径为 R 2 , 由牛顿第二定律得 : =h=(R 1 +R 2 )(1 - co s )+Lt 联立代入数据得 h= ( 2 L. 思路探究 (2)若要求粒子能返回 区 ,粒子在 区的轨迹应满足什么条件 ? 答案 :满足的临界条件是轨迹与 区右边界相切 . 答案： (2) ( 2 - 2 33) L 二轮 物理 (3
7、)若 1=L,0,为使粒子能返回 区 ,求 规范解答 : (3) 如图 ( 乙 ) 所示 , 为使粒子能再次回到区 , 应满足 R 2 ( 1+s ) L 联立代入数据得 B 2 32 答案： (3) B 2 32 物理 以例说法 带电粒子在区域组合场中运动的分析方法 (1)要清楚场的性质、方向、强弱、范围等 . (2)带电粒子依次通过不同场区时 ,由受力情况确定粒子在不同区域的运动情况 在电场中做加速直线或类平抛运动 . (3)正确地画出粒子的运动轨迹图 . (4)根据区域和运动规律的不同 ,将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段 ,对不同的阶段选取不同的规律处理 . (5)要明确带电粒子通过
8、不同场区的交界处时速度大小和方向的关系 ,上一个区域的末速度往往是下一个区域的初速度 . 二轮 物理 针对训练 带电粒子在区域组合场中的运动 如图所示装置中 ,区域 和 中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场 ,电场强度分别为 ; 区域内有垂直纸面向外的匀强磁场 ,磁感应强度为 m、带电荷量为 不计重力 )从左边界 点以速度 经水平分界线 点与 0角射入 区域的磁场 ,并垂直竖直边界 区域的匀强电场中 (1)粒子在 区域匀强磁场中运动的轨道半径 ; 二轮 物理 解析 : (1) 粒子在匀强电场中做类平抛运动 , 设粒子过 A 点时速度为 v, 由类平抛规律知 v=0c 0v。=2v 0 粒子在匀
9、强磁场中做匀速圆周运动 , 由牛顿第二定律得 =02 答案 : (1) 02 物理 解析 : (2) 设粒子在电场中运动时间为 t 1 , 加速度为 a, 则有 qE=v 0 0 = 得 t 1 =03 两点间的距离为 L=122032 答案 : (2)2032(2)O, 二轮 物理 解析 : (3) 设粒子在区域磁场中运动时间为 t 2 , 如图所示 , 则由几何关系知 t 2 =6T=3域中运行时间为 t 3 , a =2t 3 =2 =08 点出发到第二次通过 界所用时间为 t=t 1 +t 2 +t 3 = 083 3 答案 : (3) 083 3)粒子从 二轮 物理 考点二 带电粒子
10、在交替组合场中的运动 典例 (2015上饶市一模 )如图所示 ,在以坐标原点 半径为 有相互垂直的匀强电场和匀强磁场 ,电场强度为 E,方向沿 匀强磁场方向垂直于 一带负电的粒子 (不计重力 )从P(0,沿 带电粒子恰好做匀速直线运动 ,经时间 点射出 . (1)求匀强磁场的大小和方向 ; 二轮 物理 审题突破 二轮 物理 规范解答 : (1) 设带电粒子的质量为 m, 电荷量为 q, 初速度为 v, 磁感应强度为 B. 由于粒子带负电沿 y 轴正向运动可判断出粒子受到的电场力沿 则洛伦兹力沿 x 轴负方向 , 于是可知磁感应强度垂直 面向外 . 且有 , 又 R= , 解得 B=0 答案 :
11、 (1) 0面向外 二轮 物理 (2) 若仅撤去磁场 , 带电粒子仍从 P 点以相同的速度射入 , 经时间 02 求粒子的加速度和射出时的速度大小 ; 规范解答 : (2) 法一 仅有电场时 , 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动如图 ( 甲 ) 所示 . 在 y 方向位移 y=R. 设在水平方向位移为 x, 因射出位置在半圆形区域边界上 , 于是 x=32R, 又有 x=122a (02t)2, 得 a=2043 设出射速度 v 1 , 出射时水平分速度 v x , 则v x =23则 v 1 =22 =013 二轮 物理 法二 仅有电场时 , 粒子在匀强电场中做类平抛运动 , 在 y 方向位
12、移为y=v 02t=2x 则 x2+2, 解得 x=32R. 又 x=22t, 所以 v x =2 3 v. 设出射速度为 v 1 , 则 v 1 =22 =013 答案 : (2) 2043 物理 (3) 若仅撤去电场 , 带电粒子仍从 P 点沿 y 轴正方向射入 , 且速度为原来的 4 3 倍 , 求粒子在磁场中运动的时间 . 答案 : (3) 013 24t 规范解答 : (3) 仅有磁场时 , 入射速度 v 2 =4 3 v, 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 , 圆心为 C, 圆心角为 2 , 如图 ( 乙 ), 设轨道半径为 r, 由牛顿第二定律有 B= 又 B=4 3 qE,qE=可解得 r=R, 由几何关系得 2 =9 0 . 带电粒子在磁场中运动周期 T=2 2 则带电粒子在磁场中运动时间 t=2360。T=324 t 0 . 二轮 物理 以例说法 带电粒子在交替组合场中运动问题的分析方法 (1)根据题意寻找两种场之间的关系 (表达式或方向关系 ). (2)明确电场或磁场单独存在时带电粒子的受力情况及运动情况 ,正确地画出带电粒子的运动轨迹 . (3)根据不同的运动选择相应的物理规律建立方程 ,必要时找出与之对应的几何关系并列式 . 二轮 物理 针对训练 带电粒子在交替组合场中的运动 如图在 面内有平行于 x
