《5专题带电粒子的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5专题带电粒子的运动（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题 带电粒子的运动执笔：佘运建审核：陈锐 汪玉龙 江泽华在每年全国高考“理科综合能力测试”试卷中，电磁学知识平均占物理试卷总分的35左右，其重要地位是显而易见的。这类问题的特点是涉及的知识点多、运动情况复杂，因而能很好地考查考生的分析综合能力、空间想象能力、运用数学知识解决物理问题的能力、理论联系实际的能力。高考作为一种选拔性的考试，这类知识备受命题者的青睐：近三年试卷中考查带电粒子在电场中的运动出现了3次，带电粒子在电场中加速偏转后到达荧光屏的距离随时间变化的图线出现1次，带电粒子在磁场中的运动出现了5次，带电粒子在复合场中的运动出现了2次。一、命题趋向仔细分析近几年高考题，不难发现有关带
2、电粒子的运动问题所涉及的情景有很多相似之处：高考题从不同的角度、不同的条件变换题设的情景，甚至是陈题翻新。由于带电粒子的运动将运动学、动力学、静电场、交变电场、电路、磁场、电磁感应等知识综合应用到具体问题上，如示波器、质谱仪、速度选择器、回旋加速器、磁流体发电机等。这类题多数是以力学为主线，突出电场、磁场力的性质和能的性质，从而实现力、电、磁的综合。这类题通过高考实现对人才的选拔，可以预计今后高考仍然会加大考查力度。从整个电磁学来看，近几年计算题中未出现电磁感应类的大题，这应该引起我们足够的注意。二、复习对策1、鉴于考纲说明：带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂
3、直于场强的情况，所以复习时注意这两种运动形式：一是带电粒子平行于电场方向进入后的匀变速直线运动；二是带电粒子垂直于电场方向进入电场后的类平抛运动。在交变的电场中，带电粒子的受力呈现周期性的变化，因而粒子的运动也表现出周期性如一束电子以很大的水平速度沿两板的中央不断的射入，板间加一电压，若该电压是一低频交变电压，那么电子的运动情况可以作这样的处理：由于电子通过的时间极短，在这较短的时间内，两板间的电压改变很少，可以认为电子的受力不变由于电子射入极板的时间先后不同，所以，不同电子的运动轨迹不同解题时除了进行受力分析、运动过程分析、运动状态分析之外，结合“”图线解题是化繁为简的有效途径。这类问题通常
4、出现的易错点：（1）在加速电场中求带电粒子的速度运用动能定理时要注意是指入射点和出射点之间的电势差，而不一定就是两极板间的电势差；（2）在偏转电场中求带电粒子的侧移时要注意数学知识的灵活运用，不少同学在运用相似三角形求解往往将对应边写错。2、在解决带电粒子在匀强磁场中圆周运动的问题时，找圆心、画轨迹、求半径通常是解题的“三步曲”。带电粒子在有界磁场中的运动的极值问题是难点问题，一般解决问题的办法是利用“参考圆”结合几何知识找出恰好射出磁场的临界条件，详细解析见“教学设计”。3、在解决带电粒子在复合场中的运动问题时，正确分析带电粒子的受力情况及运动特征是解题的前提，灵活选用力学规律是解题的关键。
5、解决这类题时一定要注意临界条件的挖掘：如“恰好”、“最大”、“最多”、“至少”等关键词，往往是解题的突破口。 在各种运动中，最为简单的是以垂直电磁场的方向射入做匀速直线运动的带电粒子，初速的大小必为，这就是速度选择器模型，这一模型，它只能选择速度，而不能选择带电的多少和带电的正负在电场、磁场和重力场的共同作用下，带电体的运动方式是多种多样的，解决这类问题的关键是能正确的进行受力分析，在受力分析的基础上，对问题的整体有清晰的理解三、教学设计（带电粒子在匀强磁场中的运动）基本思路：抓住 “一个圆心、两个关键点”。“一个圆心”是解决问题的前提，而找圆心必须依据圆轨道上的“两个关键点”入射点和出射点，
6、利用几何关系通过几种不同的方法来确定圆心，画出半径，力和运动的关系就呈现出来了，1、“相交法”若已知圆周上的出射点和入射点及两点速度的方向，分别作出两点速度方向的垂线，垂线的交点即为圆心。【例】2004年全国卷第24题2、“中垂线法”若已知轨迹上的两点，但只知道一点的速度方向，则可先连接这两点，然后作连线的中垂线，中垂线与速度垂线的交点即为圆心。【例】2007年宁夏卷24题3、“截取法”若已知轨迹上的两点，但不知速度方向，在半径可由已知条件求出时，分别以两点为圆心，以为半径画弧，两弧交点即为圆心。【例】2004年广东卷23题4、“补点法”若只知轨道上的一点及该点速度方向，可在边界上补一点作为出
7、射点，然后利用“中垂线法”找圆心。【例】2007年天津卷19题5、“判断法”若只知轨道上的一点，但该点速度方向未知，可由已知条件求出速度的大小，根据题意判断轨迹上另一点的位置，然后利用“中垂线法”找圆心。【例】2007年广东卷20题、2007年全国卷第25题四、能力锤炼 （一）见2008高考总复习专题讲与练（二）补充题1、中学物理教学参考2008年12期第37、40、41题；第20、21、22题2、趣题赏析：通过对带电粒子在磁场中的运动问题的分析，体会其中的美学思想和对称美的感受有的磁场区域像一片嫩绿的树叶；有的像一条缓缓前行的波浪；有的构成了一颗闪闪发光的星星；有的轨迹形成了一弯残月。（1）
8、一片绿叶 如图所示，在平面内有很多质量为、电量为的电子，从坐标原点O不断以相同的速率沿不同 方向平行平面射人第象限现加一垂直平面向里、 磁感应强度为的匀强磁场，要求这些入射电子穿过磁场都能平行于轴且沿轴正方向运动求符合条件的磁场的最小面积(不考虑电子之间的相互作用) 方法：“相交法”答案： （2）一条波浪 如图(甲)所示，x0的区域内有如图(乙)所示大小不变、方向随时间周期性变化的磁场，磁场方向垂直纸面向外时为正方向现有一个质量为m、电量为q的带正电的粒子，在时刻从坐标原点O以速度v沿着与x轴正方向成750角射入粒子运动一段时间后到达P点，P点的坐标为(a，a)，此时粒子的速度方向与OP延长线
9、的夹角为粒子只受磁场力作用 (1)若为已知量，试求带电粒子在磁场中运动的轨道半径R和周期的表达式， (2)说明粒子在OP间运动的时间跟所加磁场变化周期T之间应有什么样关系才能使粒子完成上述运动；(3)若为未知量，那么所加磁场的变化周期T，磁感应强度的大小各应满足什么条件，才能使粒子完成上述运动?(写出T、应满足条件的表达式) 方法：“判断法”答案.（1） （3） （3）一颗明星 如图所示，一个质量为、电量为的正离子，从A点正对着圆心O以速度射入半径为的绝缘圆筒中圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为要使带电粒子与圆筒内壁碰撞两次后仍从A点射出，求正离子在磁场中运动的时间(设粒子与
10、圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力)方法：“中垂线法”答案：（4）一弯残月 如图所示，有一匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直所在的纸面向外某时刻在处，一质子沿轴的负方向进入磁场，同一时刻，在处，一个粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直不考虑质子与粒子间的相互作用，质子的质量为、电量为 (1)如果质子经过坐标原点O，它的速度为多大?(2)如果粒子与质子在坐标原点O相遇，粒子的速度为多大?方向如何? 方法：“补点法”答案：（1） （2）说明：通过近几年备考实践证明：上述几题集“知识性”、“趣味性”、“实用性”于一体，其难度不亚于2007年的压轴题。正如物理学家温伯格说：“目前物理学中最有希望的探索方法就是透过现象世界与表层结构的迷雾去发现隐藏在事物深处的对称性”用对称性思想去审题，从对称性角度去分析和解决问题，将给人耳目一新的感觉通过“趣题赏析”，让学生在枯燥的备考中增添了些许亮丽的色彩。 第 3 页 共 4 页
