創(chuàng)新設(shè)計高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中的運動張 含詳解PPT課件

1、復(fù)合場 【思維驅(qū)動】如圖8-3-1所示，一帶電小球在一正交電場、磁場區(qū)域里做勻速圓周運動，電場方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里，則下列說法正確的是()A小球一定帶正電B小球一定帶負(fù)電C小球的繞行方向為順時針D改變小球的速度大小，小球?qū)⒉蛔鰣A周運動圖8-3-1 第1頁/共86頁 解析由于小球做勻速圓周運動，有qEmg，電場力方向豎直向上，所以小球一定帶負(fù)電，故A錯、B正確；洛倫茲力提供小球做圓周運動的向心力，由左手定則可判定小球繞行方向為順時針，故C正確；改變小球速度大小，小球仍做圓周運動，D正確 答案BC第2頁/共86頁【知識存盤】復(fù)合場是指電場、 和重力場并存，或其中某兩場并存，或分區(qū)域存

2、在從場的復(fù)合形式上一般可分為如下四種情況：相鄰場；重疊場；交替場；交變場.磁場 第3頁/共86頁帶電粒子在復(fù)合場中的運動分類 【思維驅(qū)動】(2013龍巖檢測)圖8-3-2所示，空間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場的方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里，一帶電油滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是()A若僅撤去磁場，P可能做勻加速直線運動B若僅撤去電場，P可能做勻加速直線運動C若給P一初速度，P不可能做勻速直線運動D若給P一初速度，P可能做勻速圓周運動圖8-3-2 第4頁/共86頁 解析P處于靜止?fàn)顟B(tài)，帶負(fù)電荷，mgqE，若僅撤去磁場，P仍靜止，A錯；僅撤去電場，P向下加速，同時受到洛倫

3、茲力，將做復(fù)雜的曲線運動，B錯；給P一初速度，垂直磁場方向，因mgqE，P只受洛倫茲力作用，將做勻速圓周運動，C錯、D對 答案D第5頁/共86頁【知識存盤】1靜止或勻速直線運動：當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，將處于 狀態(tài)或做 2勻速圓周運動：當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小 ，方向 時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做 運動靜止勻速直線運動 相等 相反 勻速圓周 第6頁/共86頁3一般的曲線運動：當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上，粒子做 變速曲線運動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線4分階段運動：帶電粒子可能依次通過幾

4、個情況不同的復(fù)合場區(qū)域，其運動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運動過程由幾種不同的運動階段組成.非勻 第7頁/共86頁【思維驅(qū)動】(2012海南卷，2)如圖8-3-3所示，在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板若不計重力，下列四個物理量中哪一個改變時，粒子運動軌跡不會改變 ()A粒子速度的大小 B粒子所帶的電荷量C電場強度 D磁感應(yīng)強度電場磁場同區(qū)域應(yīng)用實例 圖8-3-3第8頁/共86頁 解析粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板，其受力平衡有EqBqv，則知當(dāng)粒子所帶的電荷量改變時，粒子所受的合力仍為0，運動軌跡不會改變，故B

5、項正確 答案B第9頁/共86頁 【知識存盤】第10頁/共86頁第11頁/共86頁溫馨提示復(fù)合場中重力是否考慮的三種情況(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因為其重力一般情況下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略而對于一些實際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等，一般應(yīng)考慮其重力(2)在題目中明確說明的按說明要求是否考慮重力(3)不能直接判斷是否考慮重力的，在進(jìn)行受力分析與運動分析時，要由分析結(jié)果確定是否考慮重力. 第12頁/共86頁考點一帶電粒子在分離復(fù)合場中的運動【典例1】 (2012課標(biāo)全國卷，25)如圖8-3-4所示，一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面(紙面)在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于

6、紙面的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點射入柱形區(qū)域，在圓上的b點離開該區(qū)域，離開時速度方向與直線垂直圓心O到直線的距離為R.現(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強電場，同一粒子以同樣速度沿直線在a點射入柱形區(qū)域，也在b點離開該區(qū)域若磁感應(yīng)強度大小為B，不計重力，求電場強度的大小 圖8-3-4 第13頁/共86頁第14頁/共86頁第15頁/共86頁第16頁/共86頁【變式跟蹤1】 如圖8-3-5所示，xOy為空間直角坐標(biāo)系，PQ與y軸正方向成30角在第四象限和第一象限的xOQ區(qū)域存在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在POy區(qū)域存在足夠大的勻強電場，電場方向與PQ平行，一個

7、帶電荷量為q，質(zhì)量為m的帶電粒子從y軸上的A(0，L)點，平行于x軸方向射入勻強磁場，離開磁場時速度方向恰與PQ垂直，粒子在勻強電場中經(jīng)時間t后再次經(jīng)過x軸，粒子重力忽略不計求：圖8-3-5 第17頁/共86頁 (1)從粒子開始進(jìn)入磁場到剛進(jìn)入電場的時間t； (2)勻強電場的電場強度E的大小第18頁/共86頁第19頁/共86頁 借題發(fā)揮 1“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”的比較第20頁/共86頁第21頁/共86頁2.求解帶電粒子在分離復(fù)合場中運動問題的分析方法(1)正確受力分析，除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜電力和磁場力的分析(2)確定帶電粒子的運動狀態(tài)，注意運動情況和受力情況的結(jié)合(3)對于粒子連

8、續(xù)通過幾個不同區(qū)域、不同種類的場時，要分階段進(jìn)行處理(4)畫出粒子運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律第22頁/共86頁 3帶電粒子在分離復(fù)合場中運動問題的求解方法第23頁/共86頁特別注意(1)多過程現(xiàn)象中的“子過程”與“子過程”的銜接點如一定要把握“銜接點”處速度的連續(xù)性(2)圓周與圓周運動的銜接點一要注意在“銜接點”處兩圓有公切線，它們的半徑重合第24頁/共86頁 備課札記 第25頁/共86頁考點二帶電粒子在疊加復(fù)合場中的運動【典例2】 如圖8-3-6所示的平行板之間，存在著相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁場的磁感應(yīng)強度B10.20 T，方向垂直紙面向里，電場強度E11.0105 V/m，P

9、Q為板間中線緊靠平行板右側(cè)邊緣xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，有一邊界線AO，與y軸的夾角AOy45，邊界線的上方有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B20.25 T，邊界線的下方有水平向右的勻強電場，電場強度E25.0105 V/m，在x軸上固定一水平的熒光屏一束帶電荷量q8.01019 C、質(zhì)量m8.01026 kg的第26頁/共86頁 正離子從P點射入平行板間，沿中線PQ做直線運動，穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為(0，0.4 m)的Q點垂直y軸射入磁場區(qū)，最后打到水平的熒光屏上的位置C.求：圖8-3-6 第27頁/共86頁 (1)離子在平行板間運動的速度大?。?(2)離子打到熒光屏上的位置C的坐標(biāo)

10、； (3)現(xiàn)只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小，使離子都不能打到x軸上，磁感應(yīng)強度大小B2應(yīng)滿足什么條件？第28頁/共86頁 審題流程第29頁/共86頁圖甲 第30頁/共86頁 答案(1)5.0105 m/s(2)0.6 m(3)B20.3 T 圖乙 第31頁/共86頁圖8-3-7 第32頁/共86頁 線運動到達(dá)收集板重力加速度為g，PQ3d，NQ2d，收集板與NQ的距離為l，不計顆粒間相互作用求：(1)電場強度E的大??； (2)磁感應(yīng)強度B的大小； (3)速率為v0(1)的顆粒打在收集板上的位置到O點的距離第33頁/共86頁第34頁/共86頁第35頁/共86頁借題發(fā)揮1帶電粒子(體)在復(fù)

11、合場中的運動問題求解要點(1)受力分析是基礎(chǔ)在受力分析時是否考慮重力必須注意題目條件(2)運動過程分析是關(guān)鍵在運動過程分析中應(yīng)注意物體做直線運動、曲線運動及圓周運動、類平拋運動的條件(3)構(gòu)建物理模型是難點根據(jù)不同的運動過程及物理模型選擇合適的物理規(guī)律列方程求解第36頁/共86頁 2帶電粒子在復(fù)合場中運動的分析方法第37頁/共86頁 備課札記 第38頁/共86頁第39頁/共86頁圖8-3-8 第40頁/共86頁 (1)t s時粒子速度的大小和方向； (2) s2 s內(nèi)，粒子在磁場中做圓周運動的半徑； (3)畫出04 s內(nèi)粒子的運動軌跡示意圖；(要求：體現(xiàn)粒子的運動特點)第41頁/共86頁a第4

12、2頁/共86頁第43頁/共86頁b答案見解析第44頁/共86頁第45頁/共86頁 (1)第6秒內(nèi)小球離開斜面的最大距離 (2)第19秒內(nèi)小球未離開斜面，角的正切值應(yīng)滿足什么條件？圖8-3-9 第46頁/共86頁第47頁/共86頁第48頁/共86頁 借題發(fā)揮 帶電粒子在交變復(fù)合場中的運動將是今后高考命題的熱點，往往綜合考查牛頓運動定律、功能關(guān)系、圓周運動的規(guī)律等第49頁/共86頁 帶電粒子在交變復(fù)合場中的運動問題的基本思路第50頁/共86頁特別提醒若交變電壓的變化周期遠(yuǎn)大于粒子穿越電場的時間，則在粒子穿越電場過程中，電場可看作粒子剛進(jìn)入電場時刻的勻強電場第51頁/共86頁 備課札記 第52頁/共

13、86頁命題熱點12帶電粒子在復(fù)合場中的運動命題專家評述考情分析2012年的全國各地的高考卷中對帶電粒子在復(fù)合場中的運動的考查有7處，是高考的高頻考點高考題型：選擇題或計算題，計算題的機率大于選擇題命題趨勢預(yù)計在2014年高考中以生活、科技材料為背景，考查帶電粒子在復(fù)合場中運動的受力和畫偏轉(zhuǎn)圖以及用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的綜合應(yīng)用等為主第53頁/共86頁閱卷老師叮嚀易失分點帶電粒子在復(fù)合場中運動問題容易出現(xiàn)以下錯誤：(1)忽略帶電粒子的重力，對于微觀粒子如：質(zhì)子、離子等，不考慮重力；液滴、塵埃、小球等宏觀帶電粒子常?？紤]重力(2)在疊加場中沒有認(rèn)識到洛倫茲力隨速度大小和方向的變化而變化，從而不能正

14、確地判斷粒子的運動性質(zhì)(3)不能建立完整的運動圖景，畫出粒子的運動軌跡(4)不能正確地選擇相應(yīng)的公式列方程，如運動的分解、勻速圓周運動、功能關(guān)系等第54頁/共86頁應(yīng)對策略帶電粒子在復(fù)合場中運動問題解題的兩條線索(1)力和運動的角度：根據(jù)帶電粒子所受的力，運用牛頓第二定律并結(jié)合運動學(xué)規(guī)律求解運用運動的合成與分解的方法，求解曲線運動問題(2)功能的角度根據(jù)場力及其他外力對帶電粒子做功引起的能量變化或全過程中的功能關(guān)系解決問題，這條線索不但適用于均勻場，也適用于非均勻場，因此要熟悉各種力做功的特點. 第55頁/共86頁高考佐證(2012江蘇卷，15)如圖8-3-10所示，待測區(qū)域中存在勻強電場和勻

15、強磁場，根據(jù)帶電粒子射入時的受力情況可推測其電場和磁場圖中裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成，極板長度為l、間距為d，兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場方向相反質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子經(jīng)加速電壓U0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1的平移器，最終從A點水平射入待測區(qū)域不考慮粒子受到的重力第56頁/共86頁圖8-3-10 第57頁/共86頁 (1)求粒子射出平移器時的速度大小v1； (2)當(dāng)加速電壓變?yōu)?U0時，欲使粒子仍從A點射入待測區(qū)域，求此時的偏轉(zhuǎn)電壓U； (3)已知粒子以不同速度水平向右射入待測區(qū)域，剛進(jìn)入時的受力大小均為F.現(xiàn)取水平向右為x軸正方向

16、，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系Oxyz.保持加速電壓為U0不變，移動裝置使粒子沿不同的坐標(biāo)軸方向射入待測區(qū)域，粒子剛射入時的受力大小如下表所示請推測該區(qū)域中電場強度和磁感應(yīng)強度的大小及可能的方向第58頁/共86頁第59頁/共86頁第60頁/共86頁第61頁/共86頁圖8-3-11第62頁/共86頁 (1)求帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向； (2)帶電微粒進(jìn)入中間三角形區(qū)域后，要垂直打在AC邊上，則該區(qū)域的磁感應(yīng)強度B1是多少？第63頁/共86頁第64頁/共86頁第65頁/共86頁一、帶電粒子在分離復(fù)合場中的運動1粒子回旋加速器的工作原理如圖8-3-12所示，置于真空中的D形金屬盒的半徑為R

17、，兩金屬盒間的狹縫很小，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直，高頻率交流電的頻率為f，加速電壓為U，若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為e，在加速器中被加速不考慮相對論效應(yīng)，則下列說法正確的是()第66頁/共86頁圖8-3-12 第67頁/共86頁答案CD第68頁/共86頁圖8-3-13 第69頁/共86頁 (1)兩金屬板間所加電場的場強大?。?(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小第70頁/共86頁第71頁/共86頁3(2013廣東湛江測試)如圖8-3-14所示的平面直角坐標(biāo)系中，虛線OM與x軸成45角，在OM與x軸之間(包括x軸)存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，在y軸

18、與OM之間存在豎直向下、電場強度大小為E的勻強電場，有一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子以某速度沿x軸正方向從O點射入磁場區(qū)域并發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不計帶電粒子的重力和空氣阻力，在帶電粒子進(jìn)入磁場到第二次離開電場的過程中，求：第72頁/共86頁圖8-3-14 第73頁/共86頁 (1)若帶電粒子從O點以速度v1進(jìn)入磁場區(qū)域，求帶電粒子第一次離開磁場的位置到O點的距離 (2)若帶電粒子第二次離開電場時恰好經(jīng)過O點，求粒子最初進(jìn)入磁場時速度v的大小并討論當(dāng)v變化時，粒子第二次離開電場時的速度大小與v大小的關(guān)系第74頁/共86頁第75頁/共86頁第76頁/共86頁第77頁/共86頁第78頁/共86頁第79頁/共86頁二、帶電粒子在疊加復(fù)合場中的運動4如圖8-3-15所示，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒以速度v與水平方向成45角進(jìn)入勻強電場和勻強磁場