高考地理二輪復習 考前三個月 第二部分 專題二 解題技能提升練 11 基礎知識調(diào)用專練——破解“基礎知識用不上”困惑課件 (343)

1、第第2講帶電粒子在復合場中的運動講帶電粒子在復合場中的運動網(wǎng)絡構(gòu)建網(wǎng)絡構(gòu)建1.必須領會的必須領會的“三種方法三種方法”和和“兩種物理思想兩種物理思想”(1)對稱法、合成法、分解法。對稱法、合成法、分解法。(2)等效思想、分解思想。等效思想、分解思想。2.做好做好“兩個區(qū)分兩個區(qū)分”，謹防做題誤入歧途，謹防做題誤入歧途(1)正確區(qū)分重力、電場力、洛倫茲力的大小、方向特點及做功特點。正確區(qū)分重力、電場力、洛倫茲力的大小、方向特點及做功特點。(2)正確區(qū)分正確區(qū)分“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”和和“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”的不同。的不同。3.抓住抓住“兩個技巧兩個技巧”，做到解題快又準，做到解題快又準(1)按照帶電粒子運動

2、的先后順序，將整個運動過程劃分成不同階段的小過程。按照帶電粒子運動的先后順序，將整個運動過程劃分成不同階段的小過程。(2)善于利用幾何圖形處理邊角關(guān)系，要有運用數(shù)學知識處理物理問題的習慣。善于利用幾何圖形處理邊角關(guān)系，要有運用數(shù)學知識處理物理問題的習慣。 備考策略備考策略【典例【典例1】 (2018全國卷全國卷，25)一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在電場和勻強磁場，其在xOy平面內(nèi)的截面如圖平面內(nèi)的截面如圖1所示：中間是磁所示：中間是磁場區(qū)域，其邊界與場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為軸垂直，寬度為l，磁感應強度的大小為，磁感應強度的大小為B，方向垂直

3、于方向垂直于xOy平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為l，電場強度的大小均為，電場強度的大小均為E，方向均沿，方向均沿x軸正方向；軸正方向；M、N為條狀為條狀區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從某一速度從M點沿點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從從M點入射的速度從點入射的速度從N點沿點沿y軸正方向射出。不計重力。軸正方向射出。不計重力。 帶電粒子在復合場中的運動帶電粒子在復合場中的運動帶電粒子在組合場中的運動帶電粒子

4、在組合場中的運動解析解析(1)粒子運動的軌跡如圖粒子運動的軌跡如圖(a)所示。所示。(粒子在電場中的軌跡為拋物線，在磁場中為粒子在電場中的軌跡為拋物線，在磁場中為圓弧，上下對稱圓弧，上下對稱) 圖圖(a)(2)粒子從電場下邊界入射后在電場中做類平拋運動。設粒子從粒子從電場下邊界入射后在電場中做類平拋運動。設粒子從M點射入時速度的大小為點射入時速度的大小為v0，在下側(cè)電場中運動的時間為，在下側(cè)電場中運動的時間為t，加，加速度的大小為速度的大小為a；粒子進入磁場的速度大小為；粒子進入磁場的速度大小為v，方向與電場方，方向與電場方向的夾角為向的夾角為見圖見圖(b)，速度沿電場方向的分量為，速度沿電場

5、方向的分量為v1。根據(jù)牛頓。根據(jù)牛頓第二定律有第二定律有qEma 式中式中q和和m分別為粒子的電荷量和質(zhì)量。由運動學公式有分別為粒子的電荷量和質(zhì)量。由運動學公式有v1atlv0tv1vcos 【典例【典例2】 如圖如圖2所示，平面所示，平面OM和水平面和水平面ON之間的夾角為之間的夾角為30，兩平面之間同時存，兩平面之間同時存在勻強磁場和勻強電場，勻強磁場的磁感應強度大小為在勻強磁場和勻強電場，勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外；勻，方向垂直紙面向外；勻強電場的方向豎直向上。一帶電小球的質(zhì)量為強電場的方向豎直向上。一帶電小球的質(zhì)量為m，電荷量為，電荷量為q，帶電小球沿豎直平面，帶電

6、小球沿豎直平面以大小為以大小為v0的初速度從平面的初速度從平面OM上的某點沿左上方射入磁場，速度方向與上的某點沿左上方射入磁場，速度方向與OM成成30角，帶電小球進入磁場后恰好做勻速圓周運動。已知帶電小球在磁場中的運動軌跡角，帶電小球進入磁場后恰好做勻速圓周運動。已知帶電小球在磁場中的運動軌跡與與ON恰好相切，且?guī)щ娦∏蚰軓那『孟嗲?，且?guī)щ娦∏蚰軓腛M上另一點上另一點P射出磁場射出磁場(P未畫出未畫出)。帶電粒子在疊加場中的運動帶電粒子在疊加場中的運動圖圖2(1)判斷帶電小球帶何種電荷？所加電場的電場強度判斷帶電小球帶何種電荷？所加電場的電場強度E為多大？為多大？(2)求出射點求出射點P到兩平

7、面交點到兩平面交點O的距離的距離s；(3)帶電小球離開磁場后繼續(xù)運動，能打在左側(cè)豎直的光屏帶電小球離開磁場后繼續(xù)運動，能打在左側(cè)豎直的光屏OO上的上的T點，求點，求T點到點到O點點的距離的距離s。解析解析(1)根據(jù)題意，帶電小球受到的電場力與重力平衡，則帶電小球帶正電荷。根據(jù)題意，帶電小球受到的電場力與重力平衡，則帶電小球帶正電荷。由力的平衡條件得由力的平衡條件得qEmg【典例【典例3】 如圖如圖3甲所示，豎直擋板甲所示，豎直擋板MN左側(cè)空間有方向豎直向上的勻強電場和垂直紙左側(cè)空間有方向豎直向上的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，電場和磁場的范圍足夠大，電場強度面向里的勻強磁場，電場和磁場的范

8、圍足夠大，電場強度E40 N/C，磁感應強度，磁感應強度B隨時間隨時間t變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，選定磁場垂直紙面向里為正方向。變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，選定磁場垂直紙面向里為正方向。t0時刻，時刻，一帶正電的微粒，質(zhì)量一帶正電的微粒，質(zhì)量m8104 kg、電荷量、電荷量q2104 C，在，在O點具有方向豎直點具有方向豎直向下、大小為向下、大小為0.12 m/s的速度的速度v，O是擋板是擋板MN上一點，直線上一點，直線OO與擋板與擋板MN垂直，取垂直，取g10 m/s2。求：。求：帶電粒子在交變場中的周期性運動帶電粒子在交變場中的周期性運動圖圖3(1)微粒再次經(jīng)過直線微粒再次經(jīng)過直線OO時與時

9、與O點的距離；點的距離；(2)微粒在運動過程中離開直線微粒在運動過程中離開直線OO的最大距離；的最大距離；(3)水平移動擋板，使微粒能垂直射到擋板上，擋板與水平移動擋板，使微粒能垂直射到擋板上，擋板與O點間的水平距離應滿足的條件。點間的水平距離應滿足的條件。(2)微粒運動半個周期后向上勻速運動，運動的時間為微粒運動半個周期后向上勻速運動，運動的時間為t5 s，軌跡如圖所示，位移大，軌跡如圖所示，位移大小小svt 解得解得s1.88 m因此，微粒離開直線因此，微粒離開直線OO的最大距離的最大距離lsR2.48 m。 (3)若微粒能垂直射到擋板上的某點若微粒能垂直射到擋板上的某點P，P點在直線點在

10、直線OO下方時，由圖可知，擋板下方時，由圖可知，擋板MN與與O點間的水平距離應滿足點間的水平距離應滿足L(2.4n0.6) m(n0，1，2，3，)若微粒能垂直射到擋板上的某點若微粒能垂直射到擋板上的某點P，P點在直線點在直線OO上方時，由圖可知，擋板上方時，由圖可知，擋板MN與與O點點間的距離應滿足間的距離應滿足L(2.4n1.8) m(n0，1，2，3，)。答案答案(1)1.2 m(2)2.48 m(3)L(2.4n0.6) m(n0，1，2，3，)或或L(2.4n1.8) m(n0，1，2，3，)分析帶電粒子在復合場中的運動的注意事項分析帶電粒子在復合場中的運動的注意事項(1)準確劃分帶

11、電粒子運動過程中的不同運動階段、不同運動形式，以及不同準確劃分帶電粒子運動過程中的不同運動階段、不同運動形式，以及不同運動階段、不同運動形式之間的轉(zhuǎn)折點和臨界點，只有明確粒子在某一階段運動階段、不同運動形式之間的轉(zhuǎn)折點和臨界點，只有明確粒子在某一階段的運動形式后，才能確定解題所用到的物理規(guī)律。的運動形式后，才能確定解題所用到的物理規(guī)律。(2)分析帶電粒子在交變電場或磁場中的運動軌跡時，還要注意對稱性的靈活分析帶電粒子在交變電場或磁場中的運動軌跡時，還要注意對稱性的靈活應用。應用。 1.(2018遼寧大連二模遼寧大連二模)如圖如圖4所示為研究某種帶電粒子的所示為研究某種帶電粒子的裝置示意圖，粒子

12、源射出的粒子束以一定的初速度沿直裝置示意圖，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的線射到熒光屏上的O點，出現(xiàn)一個光斑。在垂直于紙面點，出現(xiàn)一個光斑。在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應強度為向里的方向上加一磁感應強度為B的勻強磁場后，粒子的勻強磁場后，粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為r的圓弧運動，打在熒光屏上的的圓弧運動，打在熒光屏上的P點，然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下、電場強度大小為點，然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下、電場強度大小為E的勻強電場，光斑從的勻強電場，光斑從P點又回到點又回到O點，關(guān)于該粒子點，關(guān)于該粒子(不計不計重力重力)，下列說法正確的是，下列說法正確的

13、是()答案答案D 2.(多選多選)如圖如圖5甲所示，空間同時存在豎直向上的勻強磁場和勻強電場，磁感應強度為甲所示，空間同時存在豎直向上的勻強磁場和勻強電場，磁感應強度為B，電場強度為，電場強度為E，一質(zhì)量為，一質(zhì)量為m，電荷量為，電荷量為q的帶正電小球恰好處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)在將的帶正電小球恰好處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)在將磁場方向順時針旋轉(zhuǎn)磁場方向順時針旋轉(zhuǎn)30，同時給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度，同時給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度v，如圖乙所，如圖乙所示。則關(guān)于小球的運動，下列說法正確的是示。則關(guān)于小球的運動，下列說法正確的是() 圖圖5答案答案AD 3.如圖如圖6所示，在所示，在xOy平面內(nèi)平

14、面內(nèi)OA和和OB是第一、二象限的角平分線，在是第一、二象限的角平分線，在AOy區(qū)域內(nèi)存在沿區(qū)域內(nèi)存在沿x軸負方向的勻強電場，在軸負方向的勻強電場，在BOy區(qū)域內(nèi)存在沿區(qū)域內(nèi)存在沿y軸軸負方向的勻強電場，在第二象限其他區(qū)域內(nèi)存在垂直負方向的勻強電場，在第二象限其他區(qū)域內(nèi)存在垂直xOy平面的勻平面的勻強磁場。從強磁場。從OA上坐標為上坐標為(x0，y0)的點由靜止釋放一個質(zhì)量為的點由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電荷、電荷量為量為q的粒子的粒子(重力不計重力不計)，粒子恰好垂直穿過，粒子恰好垂直穿過OB。 (1)求第一、二象限內(nèi)勻強電場的電場強度之比；求第一、二象限內(nèi)勻強電場的電場強度之比；(2)若第一象

15、限內(nèi)電場強度大小為若第一象限內(nèi)電場強度大小為E0，要使粒子第一次射入磁場時，要使粒子第一次射入磁場時，在第二象限內(nèi)不進入在第二象限內(nèi)不進入x軸下方，則第二象限內(nèi)所加勻強磁場的磁感軸下方，則第二象限內(nèi)所加勻強磁場的磁感應強度應強度B0應滿足什么條件？應滿足什么條件？ 解析解析(1)設第一、二象限內(nèi)勻強電場的電場強度分別為設第一、二象限內(nèi)勻強電場的電場強度分別為E1和和E2，粒子經(jīng)過，粒子經(jīng)過y軸時的速軸時的速度大小為度大小為v0甲甲如圖甲所示，粒子在第二象限垂直穿過如圖甲所示，粒子在第二象限垂直穿過OB時，有時，有vxv0，vya2t，vxvyqE2ma2由幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得y0 x0，x1

16、y1y0解得解得a23a1得得E1 E21 3 由由(1)知知a23a1若磁場垂直于若磁場垂直于xOy平面向里，則粒子運動軌跡與平面向里，則粒子運動軌跡與x軸相切時軌跡半徑軸相切時軌跡半徑r1最大，如圖乙所示最大，如圖乙所示 乙乙由幾何關(guān)系有由幾何關(guān)系有x1r1r1cos 45若磁場垂直若磁場垂直xOy平面向外，粒子運動軌跡與平面向外，粒子運動軌跡與x軸相切時軌跡半徑軸相切時軌跡半徑r2最大，如圖丙所示最大，如圖丙所示 丙丙由幾何關(guān)系可得由幾何關(guān)系可得r2cos 45x1r2答案答案(1)13(2)見解析見解析 物理是一門與生產(chǎn)、生活及現(xiàn)代科技聯(lián)系比較緊密的學科。在高考中，物理試題著重物理是一

17、門與生產(chǎn)、生活及現(xiàn)代科技聯(lián)系比較緊密的學科。在高考中，物理試題著重考查考生的知識、能力和學科素養(yǎng)，注重理論聯(lián)系實際，注重物理與科學技術(shù)、社會考查考生的知識、能力和學科素養(yǎng)，注重理論聯(lián)系實際，注重物理與科學技術(shù)、社會和經(jīng)濟發(fā)展的聯(lián)系，注重物理知識在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應用。和經(jīng)濟發(fā)展的聯(lián)系，注重物理知識在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應用。復合場中的復合場中的STSE問題問題【典例【典例1】 (2018安徽合肥三模安徽合肥三模)為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖污管末端安裝了如圖7所示的長方體流量計。該裝置由絕緣材料制成，

18、其長、寬、所示的長方體流量計。該裝置由絕緣材料制成，其長、寬、高分別為高分別為a、b、c，左右兩端開口。在垂直于上下底面方向加一勻強磁場，前后兩，左右兩端開口。在垂直于上下底面方向加一勻強磁場，前后兩個內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，接在個內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩個電極間的電壓兩端間的電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。若用。若用Q表示污水流量表示污水流量(單位時間單位時間內(nèi)排出的污水體積內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是，下列說法中正確的是()A.M端的電勢比端的電勢比N端的高端的高B

19、.電壓表的示數(shù)電壓表的示數(shù)U與與a和和b均成正比，與均成正比，與c無關(guān)無關(guān)C.電壓表的示數(shù)電壓表的示數(shù)U與污水的流量與污水的流量Q成正比成正比D.若污水中正負離子數(shù)相同，則電壓表的示數(shù)為若污水中正負離子數(shù)相同，則電壓表的示數(shù)為0 疊加場在生活、生產(chǎn)中的應用疊加場在生活、生產(chǎn)中的應用答案答案C 【典例【典例2】 (2018全國卷全國卷，24)如圖如圖8，從離子源產(chǎn)生的甲、乙，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運動，加速后在紙面內(nèi)水平向右運動，自自M點垂直于磁場邊界射入勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向點垂直于磁場邊界射入勻強磁場，磁場方向

20、垂直于紙面向里，磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為里，磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1，并在磁場邊界的并在磁場邊界的N點射出；乙種離子在點射出；乙種離子在MN的中點射出；的中點射出；MN長長為為l。不計重力影響和離子間的相互作用。求。不計重力影響和離子間的相互作用。求(1)磁場的磁感應強度大?。淮艌龅拇鸥袘獜姸却笮。?2)甲、乙兩種離子的比荷之比。甲、乙兩種離子的比荷之比。 組合場在科技中的應用組合場在科技中的應用【典例【典例3】 (多選多選)(2018攀枝花三模攀枝花三模)如圖如圖9所示為一種獲得高能粒子所示為一種獲得高能粒子的裝置原理圖，環(huán)形管內(nèi)存在垂直于

21、紙面、磁感應強度大小可調(diào)的裝置原理圖，環(huán)形管內(nèi)存在垂直于紙面、磁感應強度大小可調(diào)的勻強磁場的勻強磁場(環(huán)形管的寬度非常小環(huán)形管的寬度非常小)，質(zhì)量為，質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的帶正的帶正電粒子可在環(huán)中做半徑為電粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運動。的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小為兩塊中心開有小孔且小孔距離很近的平行極板，原來電勢均為零，每當帶電粒子孔且小孔距離很近的平行極板，原來電勢均為零，每當帶電粒子經(jīng)過經(jīng)過A板剛進入板剛進入A、B之間時，之間時，A板電勢升高到板電勢升高到U，B板電勢仍保板電勢仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速，每當粒子離開持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速，

22、每當粒子離開B板時，板時，A板電勢又降為零，粒子在電場中一次一次地加速使得動能不斷板電勢又降為零，粒子在電場中一次一次地加速使得動能不斷增大，而在環(huán)形區(qū)域內(nèi)，通過調(diào)節(jié)磁感應強度大小可使粒子運行增大，而在環(huán)形區(qū)域內(nèi)，通過調(diào)節(jié)磁感應強度大小可使粒子運行半徑半徑R不變，已知極板間距遠小于不變，已知極板間距遠小于R，則下列說法正確的是，則下列說法正確的是() 答案答案BD 1.(多選多選)自行車速度計是利用霍爾效應傳感器獲知自行車的運動速率。如圖自行車速度計是利用霍爾效應傳感器獲知自行車的運動速率。如圖10甲所示，甲所示，自行車前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器自行車前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器會輸出一個脈沖電壓。圖乙為霍爾元件的工作原理圖。當磁場靠近霍爾元件時，導會輸出一個脈沖電壓。圖乙為霍爾元件的工作原理圖。當磁場靠近霍爾元件時，導體內(nèi)定向運動的自由電荷在磁場力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導體在與磁場、電流方向都體內(nèi)定向運動的自由電荷在磁場力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差，即為霍爾電勢差