《高考物理二轮复习 专题三 电场与磁场 第2讲 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《高考物理二轮复习 专题三 电场与磁场 第2讲 带电粒子在复合场中的运动课件（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2 2讲带电粒子在复合场中的运动讲带电粒子在复合场中的运动知识必备知识必备1.两种场的模型及三种场力两种场的模型及三种场力(1)两种场模型两种场模型组合场模型：电场、磁场、重力场组合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场或其中两种场)并存，但并存，但各位于一定区域，并且互不重叠。各位于一定区域，并且互不重叠。复合场模型：电场、磁场、重力场复合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场或其中两种场)并存于同并存于同一区域。一区域。(2)三种场力三种场力重力：重力：Gmg，总是竖直向下，为恒力，做功只取决于初、末，总是竖直向下，为恒力，做功只取决于初、末位置的高度差。位置的高度差。电场力：电场
2、力：FqE，方向与场强方向及电荷电性有关，做功只取，方向与场强方向及电荷电性有关，做功只取决于初、末位置的电势差。决于初、末位置的电势差。洛伦兹力：洛伦兹力：F洛洛qvB(v B)，方向用左手定则判定，洛伦兹力，方向用左手定则判定，洛伦兹力永不做功。永不做功。2.带电粒子的运动带电粒子的运动(1)匀速直线运动匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，带电粒子做匀速直当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，带电粒子做匀速直线运动。如速度选择器。线运动。如速度选择器。(2)匀速圆周运动匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与静电力平衡时，带电粒子可以在洛伦当带电粒子所受的重力与静电力平衡时，带电粒
3、子可以在洛伦兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。(3)较复杂的曲线运动较复杂的曲线运动带电粒子可能依次通过几个性质不同的复合场区域，其运动情带电粒子可能依次通过几个性质不同的复合场区域，其运动情况随区域情况发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组况随区域情况发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。成。备考策略备考策略1.必须领会的必须领会的“4种方法和种方法和2种物理思想种物理思想”(1)对称法、合成法、分解法、临界法等；对称法、合成法、分解法、临界法等；(2)等效思想、分解思想。等效思想、分解思想。2.正确分析带电粒子的
4、受力及运动特征是解决问题的前提正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提带带电电粒粒子子在在复复合合场场中中做做什什么么运运动动，取取决决于于带带电电粒粒子子所所受受的的合合外外力力及及初初始始运运动动状状态态的的速速度度，因因此此应应把把带带电电粒粒子子的的运运动动情情况况和和受受力情况结合起来进行分析。力情况结合起来进行分析。3.灵活选用力学规律是解决问题的关键灵活选用力学规律是解决问题的关键(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条件当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条件列方程求解。列方程求解。(2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛当
5、带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。(3)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动能当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。定理或能量守恒定律列方程求解。带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动【真真题题示示例例】 (2017天天津津理理综综，11)平平面面直直角角坐坐标标系系xOy中中，第第象象限限存存在在垂垂直直于于平平面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，第第象象限限存存在在沿沿y轴轴负负方方向向的的匀匀强强电电场场，如如图图1所所示示。一一带带负
6、负电电的的粒粒子子从从电电场场中中的的Q点点以以速速度度v0沿沿x轴轴正正方方向向开开始始运运动动。Q点点到到y轴轴的的距距离离为为到到x轴轴距距离离的的2倍倍。粒粒子子从从坐坐标标原原点点O离离开开电电场场进进入入磁磁场场，最最终终从从x轴轴上上的的P点点射射出出磁磁场场，P点点到到y轴轴距距离离与与Q点点到到y轴轴距距离离相相等等。不不计计粒粒子子重重力，问：力，问：图图1(1)粒子到达粒子到达O点时速度的大小和方向；点时速度的大小和方向；(2)电场强度和磁感应强度的大小之比。电场强度和磁感应强度的大小之比。真题感悟真题感悟1.高考考查特点高考考查特点本本考考点点的的高高考考命命题题主主要
7、要考考查查带带电电粒粒子子“电电偏偏转转”、“磁磁偏偏转转”问问题题，常常会会结结合合回回旋旋加加速速器器、质质谱谱仪仪等等背背景景命命题题。熟熟悉悉两两类类偏偏转方式的不同规律及不同处理方法是突破的关键。转方式的不同规律及不同处理方法是突破的关键。2.常见误区及临考提醒常见误区及临考提醒(1)电、磁偏转类型混淆，规律不清，处理方法不当。电、磁偏转类型混淆，规律不清，处理方法不当。(2)组合场问题中不能分段画出各自的轨迹，抓不住组合场问题中不能分段画出各自的轨迹，抓不住“过渡点过渡点”的特点。的特点。(3)不能全面考虑粒子是否受重力作用。不能全面考虑粒子是否受重力作用。(4)处理带电粒子在复合
8、场中的运动时要做到处理带电粒子在复合场中的运动时要做到“三个分析三个分析”：受力分析；受力分析；运动分析；运动分析；能量转化分析。能量转化分析。预测预测1组合场与现代科技相结合组合场与现代科技相结合预测预测2带电粒带电粒子在组合场中的运动子在组合场中的运动1.(2017衡衡水水检检测测)如如图图2为为一一种种改改进进后后的的回回旋旋加加速速器器示示意意图图，其其中中盒盒缝缝间间的的加加速速电电场场场场强强大大小小恒恒定定，且且被被限限制制在在AC板板间间，虚虚线线中中间间不不加加电电场场，如如图图所所示示，带带电电粒粒子子从从P0处处以以速速度度v0沿沿电电场场线线方方向向射射入入加加速速电电
9、场场，经经加加速速后后再再进进入入D形形盒盒中中的的匀匀强强磁磁场场做做匀匀速速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()图图2A.带电粒子每运动一周被加速两次带电粒子每运动一周被加速两次B.带电粒子每运动一周带电粒子每运动一周P1P2P3P4C.加速粒子的最大速度与加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关形盒的半径有关D.加速电场方向需要做周期性的变化加速电场方向需要做周期性的变化答案答案C2.(2017益益阳阳一一模模)如如图图3所所示示，在在边边长长为为L的的等等边边三三角角形形内内有有垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁
10、场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，在在AC边边界界的的左左侧侧有有与与AC边边平平行行的的匀匀强强电电场场，D是是底底边边AB的的中中点点。质质量量为为m，电电荷荷量量为为q的的带带正正电电的的粒粒子子(不不计计重重力力)从从AB边边上上的的D点点竖竖直直向向上上射射入磁场，恰好垂直打在入磁场，恰好垂直打在AC边上。边上。图图3(1)求粒子的速度大小；求粒子的速度大小；(2)粒子离开磁场后，经一段时间到达粒子离开磁场后，经一段时间到达BA延长线上延长线上N点点(图中没有图中没有标出标出)，已知，已知NAL，求匀强电场的电场强度。，求匀强电场的电场强度。归纳总结归纳总结带电粒子在组合场中
11、运动的处理方法带电粒子在组合场中运动的处理方法带电粒子在叠加场中的运动带电粒子在叠加场中的运动【真真题题示示例例】 (2017全全国国卷卷，16)如如图图4，空空间间某某区区域域存存在在匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场，电电场场方方向向竖竖直直向向上上(与与纸纸面面平平行行)，磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里，三三个个带带正正电电的的微微粒粒a、b、c电电荷荷量量相相等等，质质量量分分别别为为ma、mb、mc，已已知知在在该该区区域域内内，a在在纸纸面面内内做做匀匀速速圆圆周周运运动动，b在在纸纸面面内内向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动，c在在纸纸面面内内向向左左做做匀匀速
12、速直线运动。下列选项正确的是直线运动。下列选项正确的是()图图4解解析析由由题题意意知知，三三个个带带电电微微粒粒受受力力情情况况：magqE，mbgqEBqv，mcgBqvqE，所所以以mbmamc，故故B正正确确，A、C、D错错误。误。A.mambmc B.mbmamcC.mcmamb D.mcmbma答案答案B真题感悟真题感悟1.高考考查特点高考考查特点本本考考点点的的知知识识点点覆覆盖盖面面广广、综综合合性性强强。题题型型可可能能是是选选择择题题，也也可能是计算题。可能是计算题。2.常见误区及临考提醒常见误区及临考提醒(1)叠加场中的叠加类型，运动情况判断失误。叠加场中的叠加类型，运动
13、情况判断失误。(2)不能构建运动模型。不能构建运动模型。预测预测1叠加场与现代科技相结合叠加场与现代科技相结合预测预测2带电粒带电粒子在叠加场中的运动子在叠加场中的运动预测预测3带电粒带电粒子在交变子在交变电电磁场中的运动磁场中的运动1.(多多选选)(2017杭杭州州二二模模)磁磁流流体体发发电电是是一一项项新新兴兴技技术术。如如图图5表表示示了了它它的的原原理理：将将一一束束等等离离子子体体(即即高高温温下下电电离离的的气气体体，含含有有大大量量正正、负负带带电电粒粒子子，而而从从整整体体来来说说呈呈电电中中性性)喷喷射射入入磁磁场场，在在场场中中有有两两块块金金属属板板A、B，这这时时金金
14、属属板板上上就就会会聚聚集集电电荷荷，产产生生电电压压。如如果果射射入入的的等等离离子子体体速速度度均均为为v，板板间间距距离离为为d，板板平平面面的的面面积积为为S，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B，方方向向垂垂直直于于速速度度方方向向，负负载载电电阻阻为为R，电电离离气气体体充充满满两两板板间间的的空空间间，其其电电阻阻率率为为，当当发发电电机机稳稳定定发发电电时时，A、B就就是是一一个个直直流流电电源源的的两两个个电电极极。下下列列说说法法正确的是正确的是()图图5A.图中图中A板是电源的负极板是电源的负极B.A、B间的电压即为该发电机的电动势间的电压即为该发电机的电动势C
15、.正对面积正对面积S越大，该发电机电动势越大越大，该发电机电动势越大D.电阻电阻R越大，该发电机输出效率越高越大，该发电机输出效率越高答案答案AD2.如如图图6所所示示，位位于于竖竖直直平平面面内内的的坐坐标标系系xOy，在在其其第第三三象象限限空空间间有有沿沿水水平平方方向向的的、垂垂直直于于纸纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为B0.5 T，还还有有沿沿x轴轴负负方方向向的的匀匀强强电电场场，场场强强大大小小为为E2 N/C。在在其其第第一一象象限限空空间间有有沿沿y轴轴负负方方向向、场场强强大大小小也也为为E的的匀匀强强电电场场，并并在在yh0.4 m的的
16、区区域域有有磁磁感感应应强强度度也也为为B的的垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场。一一个个带带电电荷荷量量为为q的的油油滴滴从从图图中中第第三三象象限限的的P点点得得到到一一初初速速度度，恰恰好好能能沿沿PO做做匀匀速速直直线线运运动动(PO与与x轴轴负负方方向向的的夹夹角角为为45)，并并从从原原点点O进进入入第第一一象象限限。已已知知重重力加速度力加速度g10 m/s2。问：。问：图图6(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；大小之比，并指出油滴带何种电荷；(2)油滴在油滴在P点得到的初速度大小；点得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限运动的时间以及油滴离开第一象限处的坐标值。油滴在第一象限运动的时间以及油滴离开第一象限处的坐标值。图图7(1)第第6 s内小球离开斜面的最大距离；内小球离开斜面的最大距离；(2)第第19 s内小球未离开斜面，内小球未离开斜面，角的正切值应满足什么条件？角的正切值应满足什么条件？归纳总结归纳总结 关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题
