《（三维设计）2016年高三物理二轮复习（课件+诊断卷）第一部分 专题三 第二讲 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《（三维设计）2016年高三物理二轮复习（课件+诊断卷）第一部分 专题三 第二讲 带电粒子在复合场中的运动（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 二 讲 带电粒子在复合场中的运动 诊断卷（十一） 带电粒子在复合场中的运动 点击链接 考点一、二、三属于拉分型考点，需师生共研重点突破 考点一 带电粒子在叠加场中的运动 带电粒子在叠加场中的运动问题是典型的力电综合问题，一般要从受力、运动、功能的角度来分析，此类问题中，涉及的力的种类多，含重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力等。 包含的运动种类繁多，含匀速直线运动、匀变速直线运动、类平抛运动、圆周运动以及其他曲线运动。对于此类问题应注意场力的特点，套用正确的解题流程，注重合理选择力学规律对粒子的运动进行研究。 一、储备解题知能 理清三种场力的特点 1 重力和电场力可以 ( 不是一定 ) 对带
2、电粒子做功，而洛伦兹力永不做功。 2 三种场力均可让带电粒子偏转，重力、电场力单独作用时带电粒子可以做平抛或类平抛运动，在重力与电场力的合力作用下带电粒子可能静止，做匀速 ( 匀变速 ) 直线运动或类平抛运动 ( 如诊断卷第 1 题、 2 题 ) ，在洛伦兹力作用下带电粒子在垂直于磁感应强度方向上做匀速圆周运动。 二、应用解题流程 掌握三步解题规范 应用流程 帮你化繁为简 诊断卷第 3 题： 如图，绝缘粗糙的竖直平面 场方向水平向右，电场强度大小为 E ，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为 B 。一质量为 m 、电荷量为 q 的带正电的小滑块从 A 点由静止开始沿 达 C 点时离开 曲线运
3、动。 A 、 C 两点间距离为 h ，重力加速度为 g 。 应用流程 帮你化繁为简 (1) 求小滑块运动到 C 点时的速度大小 (2) 求小滑块从 A 点运动到 C 点过程中克服摩擦力做的功 (3) 若 D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到 D 点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的 P 点。已知小滑块在 D 点时的速度大小为 D 点运动到 P 点的时间为 t ，求小滑块运动到 P 点时速度的大小 应用流程 帮你化繁为简 该题的思维流程为 ： 三、全取两种题型 高考百变不离其宗 题型一 复合场中带电体的 “ 运动性质 ” 分析 典例 1
4、( 多选 ) 如图 3 2 1 所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系 z 轴正方向竖直向上 ) ，一质量为 m 、电荷量为 q 的带正电小球从 原点 O 以速度 v 沿x 轴正方向出发。下列说法正确的是 ( ) 图 3 2 1 A 若电场、磁场分别沿 z 轴正方向和 x 轴正方向，小球只能做曲线运动 B 若电场、磁场均沿 z 轴正方向，小球有可能做匀速圆周运动 C 若电场、磁场分别沿 z 轴正方向和 y 轴负方向，小球有可能做匀速直线运动 D 若电场、磁场分别沿 y 轴负方向和 z 轴正方向，小球有可能做匀变速曲线运动 解析 电场沿着 z 轴正方向，则小球所受电场力向上，有可
5、能使电场力与重力大小相等，此时，如果磁场沿x 轴正方向，则小球将做匀速直线运动， A 项错误；如果此时磁场沿 z 轴正方向，则小球做匀速圆周运动， B 项正确；若电场、磁场分别沿 z 轴正方向和 y 轴负方向，则电场力与洛伦兹力都是竖直向上，有可能这两个力的合力刚好与重力平衡，则小球做匀速直线运动， C 项正确；若电场、磁场分别沿 y 轴负方向和 z 轴正方向，则有可能使小球所受的洛伦兹力始终与电场力平衡，此时小球只受重力作用，做平抛运动， D 项正确。 答案 题型二 复合场中带电体 “ 功能关系 ” 的分析 典例 2 如图 3 2 2 所示，比荷为 k 的带电小球从水平面上某点 P 由静止释
6、放，过 b 点进入 侧后能沿半径为 R 的半圆形轨道 动且对轨道始终无压力，小球从 d 点再次进入 侧后正好落在 b 点，不计一切摩擦，重力加速度为 g 。求： 图 3 2 2 (1) 小球进入电磁场时的速度大小 v ； (2) 侧的电场强度的大小 E 2 ； (3) 侧的电场强度的大小 E 1 ； (4) 小球释放点 P 到 b 点的距离 x 。 思维流程 解析 (1) 小球进入 侧电磁场区域后能沿 明洛伦兹力充当小球 做圆周运动的向心力，且小球的速率不变，因此有 q v B 代入k 解得 v (2) 小球速率不变，重力与电场力平衡，即 0 解得 E2 (3) 小球再次进入左侧电场后，在水平
7、方向上做匀减速运动，然后向右在水平方向上做匀加速运动 0 v t 12 a1 在竖直方向上做自由落体运动，则 2 R 12 联立 解得 B (4) 小球从 P 点由静止释放运动到 b 点，由动能定理得 12m 式代入解得 x g。 答案 (1) (2) B (4)带电粒子在交变场中的运动 此 类问题中通常是空间存在的电场或磁场随时间周期性的变化，一般呈现 “ 矩形波 ” 的特点，交替变化的电场及磁场会使带电粒子顺次经过不同特点的电场、磁场或叠加场，从而表现出多过程现象，其特点较为隐蔽。解答此类题的关键是弄清复合场的组成特点及场的变化情况，然后化整为零，逐一击破。 一、不同的 “ 场 ” ，不同
8、的 “ 关注点 ” 应用流程 帮你化繁为简 诊断卷第 4 题： 如图甲，两水平金属板间距为 d ，板间电场强度的变化规律如图乙所示。 t 0 时刻，质量为 m 的带电微粒以初速度 0 时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为 g 。关于微粒在 0 确的是 ( ) 应用流程 帮你化繁为简 A 末速度大小为 2 v 0 B 末速度沿水平方向 C 重力势能减少了12 D 克服电场力做功为 应用流程 帮你化繁为简 该题的思维流程为 ： 应用流程 帮你化繁为简 诊断卷第 5 题： 如图甲所示，两带等量异号电荷的平行金属板平行于 长为 L ，两板间距离为 2 属板的右
9、侧宽为L 的区域内存在如图乙所示周期性变化的磁场，磁场的左右边界与 x 轴垂直。现有一质量为 m ，带电荷量为 q 的带电粒子，从 y 轴上的 A 点以速度 x 轴正方向射入两板之间，飞出电场后从点 ( L, 0) 进入磁场区域，进入时速度方向与 x 轴夹角为 30 ，把粒子进入磁场的时刻做为零时刻，以垂直于纸面向里作为磁场正方向，粒子最后从 x 轴上 (2 L, 0)点与 x 轴正方向成 30 夹角飞出磁场，不计粒子重力。 应用流程 帮你化繁为简 (1) 求粒子在两板间运动时电场力对它所做的功； (2) 计算两板间的电势差并确定 A 点的位置； (3) 写出磁场区域磁感应强度 B 0 的大小
10、、磁场变化周期 应用流程 帮你化繁为简 该题的思维流程为 ： 二、不同的 “ 题 ” ，相同的 “ 着力 点 ” ( 抓节点，联速度 ) 审题时以变化节点 ( 时刻 ) 为界，正确分解物理过程，分段突破；求解时以带电粒子过节点的速度 ( 包括大小和方向 ) 为基础建立前后运动的联系。 典例 如图 3 2 3(a ) 所示 的 面处于变化的匀强电 场和匀强磁场中，电场强度 E 和磁感应强度 B 随时间做周期 性变化的图像如图 (b) 所示， y 轴正方向为 E 的正方向，垂直 于纸面向里为 B 的正方向。 t 0 时刻，带负电粒子 P ( 重力不计 )由原点 O 以速度 y 轴正方向射出，它恰能
11、沿一定轨道做周期性运动。 (b) 中 在 0 第一次离 x 轴最远时的坐标为2 ： 图 3 2 3 思路点拨 0 t 0 时间内带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，分析可知第一次离 x 轴的最远距离等于轨道半径 R ，且恰好当粒子速度平行 x 轴时磁场变电场，粒子在电场中做类平抛运动。由计算和对称性关系可判断，带电粒子的运动轨迹。 (1) 粒子 P 的比荷； (2) t 2 t 0 时刻粒子 P 的位置坐标； (3) 带电粒子在运动中距离原点 O 的最远距离 L 。 解析 (1)0 在匀强磁场中做匀速圆周运动，当粒子所在位置的纵、横坐标相等时，粒子在磁场中恰好经过14圆周，所以粒子 P 第一次
12、离 x 轴的最远距离等于轨道半径 R ，即 R 2 又 q 代入 解得 0 (2) 设粒子 P 在磁场中运动的周期为 T ，则 T 2 联立 解得 T 4 即粒子 P 做14圆周运动后磁场变为电场，粒子以速度 2 2 其中加速度 a 解得 R ，因此 t 2 的位置坐标为 0 ，如图 (c) 中的 b 点所示。 (3) 分析知，粒子 P 在 2 3 场力产生的加速度方向沿 y 轴正方向，由对称关系知，在 3 x 轴正方向，位移 3 5 沿逆时针方向做匀速圆周运动，往复运动轨迹如图(c ) 所示，由图可知，带电粒子在运动中距离原点 O 的最远距离 L 即 O 、 d 间的距离 L 2 R 2 解得 L 2 答案 (1)4 0) 0 (3) 2
