(江蘇專用)2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第九章磁場高考培優(yōu)講座8帶電粒子在磁場或復(fù)合場中的運動課件

1、第九章磁場高考培優(yōu)講座帶電粒子在磁場或復(fù)合場中的運動命題規(guī)律近幾年高考對于帶電粒子在磁場中及復(fù)合場中的運動考查是比較頻繁的，難度較大，綜合性較強;近幾年一般為選擇題，難度適中.但該考點仍為近幾年江蘇卷中計算題的熱點和出題點【重難解讀】帶電粒子在復(fù)合場中的運動綜合了洛倫茲力、牛頓運動定律、 勻速圓周運動、功能關(guān)系等知識，同時對于數(shù)學(xué)的運算能力、 空間想象能力、作圖能力都有較高要求，是高考命題的熱點 和重點.1. 帶電粒子在組合場中運動的分析思路第1步：分階段（分過程）按照時間順序和進入不同的區(qū)域分 成幾個不同的階段； 第2步：受力和運動分析，主要涉及兩種典型運動，如下:粒子垂直于?磁燒合場申電:

2、粒子垂直于磁感線進入*偏兩種典型卜偏電場線進入:勻強磁場丿轉(zhuǎn)J勻強電場丿類平拋 運動園速周動 -勻風(fēng)運J第3步：用規(guī)律>速周動廠勾圓運'一（圓軌跡亠（找半徑戶（定圓心卜半徑公式周期公式類平拋運動一丿（初速度方罠|一 （勻速直線運動、（電場方向一（勻變速直線運動）2. 帶電粒子在疊加場中運動的分析方法(1) 弄清疊加場的組成.(2) 進行受力分析.(3) 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.(4) 對于粒子連續(xù)通過幾個不同種類的場時，要分階段進行處 理.(5) 畫出粒子運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律. 當帶電粒子在疊加場中做勻速直線運動時，根據(jù)受力平衡 列方程

3、求解. 當帶電粒子在疊加場中做勻速圓周運動時，應(yīng)用牛頓運動 定律結(jié)合圓周運動規(guī)律求解. 當帶電粒子做復(fù)雜曲線運動時，一般用動能定理或能量守 恒定律求解.(6) 對于臨界問題，注意挖掘隱含條件.【典題例證】在科學(xué)研究中，可以通過施加適當?shù)碾妶龊痛艌鰜韺崿F(xiàn)對帶電粒子運動的控制.如圖甲所示的xOy平面處于勻強 電場和勻強磁場中，電場強度E和磁感應(yīng)強度B隨時間t做期性變化的圖象如圖乙所示.x軸正方向為E的正方向,垂直紙面向里為B的正方向.在坐標原點O有一粒子P,其 質(zhì)量和電荷量分別為加和+g,不計重力.在時刻釋放P,它恰能沿一定軌道做往復(fù)運動.2t 3t 4t 5ty召iii'i°r

4、2t：3t：4t5tiiiB°J'求P在磁場中運動時速度的大小Vo；(2)求Bo應(yīng)滿足的關(guān)系;在qovov|時刻釋放p,求卩速度為零時的坐標.解析；丁做勻加速直線運動M2貳做勻速圓周運動,電場力F=qEOf加速度«=£,速度vQ=atf且Z=y,解得qE“(2)只有當(=2&時，P在磁場中做圓周運 w動結(jié)束并開始沿兀軸負方向運動，才能沿 一定軌道做往復(fù)運動，如圖所示.設(shè)P在 磁場中做圓周運動的周期為T.勻速圓周運動購0=加,111V解得Bo=(2n l) nmqT(n = l9 2, 3).(3)在時刻釋放，P在電場中加速的時間在磁場中做勻速圓周運

5、動，有IIIqEo （l（o）m圓周運動的半徑ri =mVqBoEo （力一GBo又經(jīng)疋一（0時間，P減速為零后向右加速的時間為P再進入磁場，有02 = 1少圓周運動的半徑r2=111mv2qBo解得2 =E(/oBq綜上分析，速度為零時橫坐標兀=0相應(yīng)的縱坐標為2kri舗一1) r2 卩2k(Fir2)2E0k (t2r0)Bo2kEQ (t2r0)仗=1, 2, 3)十to,(k=b 2, 3).Bo嗒案瞬(2h 1) nm坷=-，(n = l, 2, 3)2Ek (t2Z0)+加(3)橫坐標x=0,縱坐標y=<Bq2kE0 (t2o)9 (k=l, 2,Bo3)【突破訓(xùn)練】如圖a所

6、示，勻強磁場垂直于xOy平面，磁感應(yīng)強度Bi按圖b所示規(guī)律變化（垂直于紙面向外為正）.t=0時，一比荷為盒= 1X1O5 C/kg的帶正電粒子從原點沿y軸正方向射入，速度 大小r=5X104 m/s,不計粒子重力y0.5艮/T1111111A0111111111111J O X彈：2T 3tt 嚴(x10"s)：4! 2 «4 :圖a-0.5iiii iiii圖b(1)求帶電粒子在勻強磁場中運動的軌道半徑.求Z=X10-4 S時帶電粒子的坐標.保持圖b中磁場不變，再加一垂直于兀Oy平面向外的恒定 勻強磁場2,其磁感應(yīng)強度為0.3 T,在t=0時，粒子仍以 原來的速度從原點射

7、入，求粒子回到坐標原點的時刻.解析：（1）帶電粒子在勻強磁場中運動，洛倫茲力提供向心力,9曬=芒(2)帶電粒子在磁場中運動的周期,TO=|X1O-4在0：X 1()7 s過程中，粒子運動了¥，圓弧對應(yīng)的圓心角，在fxioT；XI()Ts過程中，粒子又運動了寥,圓弧對應(yīng)III的圓心角,01=5n軌跡如圖甲所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知, 橫坐標：x=2r+2rsin =(2+/2) m3.41 m縱坐標：j=2rcos ：=寸2 m 1.41 m帶電粒子的坐標為(3.41 m, 1.41 m).i0.8B/T11111 11 11 11 10-0.21111 11 11 1：4if ¥

8、; 嚴"(xlO%)1!L !乙oAyxo丙施加B2=0.3 T的勻強磁場與原磁場疊加后，如圖乙所示,當 nT<»T+j(n=O, 1, 2,)時,2nm（爲+園）=X104 sT當 mT+j<(h + 1)T(W=0, 1, 2,)時,2nm=7rX104 s粒子運動軌跡如圖丙所示，則粒子回到原點的時刻為，h =Z、?+2n7i X IO-4 s3丿2=2(n + l)7rX IO-4 s(n=O, 1, 2, 3,).1.41 m)答案：(1)1 m (3.41 m,(n)(3“i=萬+2兀 X 104 s,2, 3,)/t2=2(n + l)n X10-4

9、 s(n=0,/思維突破導(dǎo)圖展現(xiàn)在如圖所示的坐標系中有一與孑軸平行的虛線，虛線 與%軸的交點的橫坐標為訊妒273m),已知在:y軸和虛 線之間存在沿y軸正方向的上下范嗣足夠大的勻強電 場，在虛線的右側(cè)存在范麗足夠大的垂玄紙面向外的 勻強磁場=0時刻一質(zhì)最為TH、電荷量為?1的帶正電 的粒子由坐標原點沿篇軸正方向以妒7T m/s的速度射 入勻強電場，經(jīng)時間后，一質(zhì)量為皿2、電荷量為 0的帶負電的粒子由坐標原點沿兀軸正方向也以等大 的速度射入勻強電場兩粒子離開電場時與虛線的夾 角分別為60。、30。,如圖所示，并H兩粒子在磁場中各 自轉(zhuǎn)過半個圓周后相撞假設(shè)粒子的重力可忽略、兩粒 子間的相互作用力町忽略.r：60°30°(1) 簫與筆的比值為多大？(2) 帶正電的粒子在磁場中運動的軌逍半徑門、帶負電 的粒子在磁場中運動的軌道半徑匕分別為多大？動的半徑匚和卩2有什么關(guān)系？如何求粒子進入磁 場時的速度訶如何求帶電粒子在 磁場中運動的半徑 門、2?Z/1 孔動Zk-J-W- 在運岀運時:由題意知兩粒子在磁場中