《2018年高考物理 专题精解 7 带电粒子在复合场中的运动课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考物理 专题精解 7 带电粒子在复合场中的运动课件（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2016年高考物理专题精解,7.带电粒子在复合场中的运动,一、带电粒子在区域性“组合场”中的运动 1.组合场 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. 2.对“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、带电粒子在叠加场中的运动 类型和规律分析如表所示,考点一,带电粒子在区域组合场中的运动,典例,扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能
2、使粒子的运动轨迹发生扭摆.其简化模型如图所示:,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.一质量为m、电荷量为-q、重力不计的粒子,从靠近平行板电容器MN板处由静止释放,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L1=L,磁感应强度大小B1=B0时,粒子从区右边界射出时速度与水平方向夹角也为30, 求B0及粒子在区运动的时间t;,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.,(2)若区宽度L2=L1=L,磁感应强度大小B2=B1=B0,
3、求粒子在区的最高点与区的最低点之间的高度差h;,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.,(3)若L2=L1=L,B1=B0,为使粒子能返回区,求B2应满足的条件.,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.一般在磁场中做圆周运动,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
4、带电粒子通过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.,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E和E/2;区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、带电荷量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场,经水平分界线OP上的A点与OP成60角射入区域的磁场,并垂直竖直边界CD进入区域的匀强电场中.求: (1)粒子在区域匀强磁场中运动的轨道半径;,(2)O,M间的距离;,(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间.,考点二,带电粒子在
5、交替组合场中的运动,典例,如图所示,在以坐标原点O为圆心,半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度为E,方向沿x轴负方向,匀强磁场方向垂直于xOy平面.一带负电的粒子(不计重力)从P(0,-R)点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经时间t0从O点射出. (1)求匀强磁场的大小和方向;,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
6、并列式.,(2)如果只让电场存在,请计算荧光屏上出现的所有亮点的位置坐标.,答案:见解析,考点三,带电粒子在叠加场中的运动,典例,思路探究 (1)粒子在匀速直线运动过程中受几个力作用? 答案:3个,重力、电场力和洛伦兹力.,答案:(1)2 m/s 方向与x轴成60角斜向上,答案: (2)1.0 N/C 方向竖直向上,(2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向;,思路探究(2)粒子能够做匀速圆周运动的条件是什么? 答案:重力与电场力平衡.,(3)若匀速圆周运动时恰好未离开第象限,x轴上入射点P的位置应满足何条件?,思路探究(3)粒子未离开第象限的临界条件是什么? 答案:圆周
7、运动轨迹恰好与坐标轴相切.,答案: (3)入射点P离O点距离至少为0.27 m,带电粒子在复合场中运动的分析方法,(1)带电粒子运动类型及受力条件归纳,(2)分析粒子经过复合场时的受力和运动情况并画出运动轨迹,根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解.特别注意临界状态或隐含条件的挖掘,应以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口,并根据临界条件列出辅助方程.,带电粒子在叠加场中的运动 如图所示,位于竖直平面内的坐标系xOy,在其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.5 T,还有沿x轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E=2 N/C.在其第一
8、象限空间有沿y轴负方向的、电场强度大小也为E的匀强电场,并在yh=0.4 m的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO做匀速直线运动(PO与x轴负方向的夹角为=45),并从原点O进入第一象限.已知重力加速度g=10 m/s2,求: (1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比,并指出油滴带何种电荷;,(2)油滴在P点得到的初速度大小;,(3)油滴在第一象限运动的时间.,考点四 带电粒子在周期性变化的电、磁场中的运动,解决带电粒子在周期性变化的电、磁场中运动问题“三步走”,(3)若紧贴板右侧建立
9、xOy坐标系,在坐标系第,象限某区域内存在一个方向垂直于坐标平面的圆形匀强磁场区域,能使在(2)中情景下所有粒子经过磁场偏转后都会聚于P(2d,2d)点,求此圆形磁场的最小面积及对应磁感应强度B的大小.,带电粒子在组合场中的运动问题,(2)若粒子运动轨迹与小圆相切,求区磁感应强度的大小;,答案:(3)5.5D,【评分细则】 共20分.其中每式2分,其余每式1分. 【失分警示】 (1)在第(2)问中错误地认为与小圆相切只有外切一种形式.,(3)不能熟练应用几何关系,不能准确作出图(乙),导致(3)问中的1,2,无法确定,关系式不能得出,造成后面的求解无法进行.,【抢分策略】 对于有一定难度的计算题虽然不能全部理解,但把理解的表达出来,总有一定的得分机会. (1)第(1)问中,除用动能定理外,还可以用牛顿第二定律和运动学公式求解.,
