帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

第7講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．兩種模型

(1)組合場(chǎng)模型：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)(或其中兩種場(chǎng))并存，但各位于一定區(qū)域，并且互不重疊的情況．

(2)復(fù)合場(chǎng)模型：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)(或其中兩種場(chǎng))并存于同一區(qū)域的情況．思考研討2．三種場(chǎng)的比較3.電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)1．(2013·浙江卷，20)(多選)在半導(dǎo)體 離子注入工藝中，初速度可忽略的 離子P＋和P3＋，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng) 加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 為B、方向垂直紙面向里、有一定 寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖3－7－1圖3－7－1

所示．已知離子P＋在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過θ＝30°后從磁場(chǎng)右邊界射出．在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，離子P＋和P3＋(

)．真題體驗(yàn)2．(2013·重慶卷，5)(單選)

如圖3－7－2所示，一段 長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，左 右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b， 內(nèi)有帶電量為q的某種自 由運(yùn)動(dòng)電荷．導(dǎo)電材料圖3－7－2

置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，測(cè)得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢(shì)比下表面的低，由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)分別為(

)．命題角度視角一帶電粒子在組合復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【典例1】

(2013·山東卷，23)

如圖3－7－3所示，在坐標(biāo)系xOy的第一、第三象限內(nèi)存在相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里；第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E.一帶電量為＋q、質(zhì)量為m的粒子，自y軸上的P點(diǎn)沿x軸正方向射入第四象限，經(jīng)x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限，隨即撤去電場(chǎng)，以后僅保留磁場(chǎng)．已知OP＝d，OQ＝2d.不計(jì)粒子重力．圖3－7－3(1)求粒子過Q點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向．(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為一確定值B0，粒子將以垂直y軸的方向進(jìn)入第二象限，求B0.(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為另一確定值，經(jīng)過一段時(shí)間后粒子將再次經(jīng)過Q點(diǎn)，且速度與第一次過Q點(diǎn)時(shí)相同，求該粒子相鄰兩次經(jīng)過Q點(diǎn)所用的時(shí)間．應(yīng)考策略畫好情境示意圖，抓住物理過程的“三性”1．畫好情境示意圖 畫好分析草圖，是審題的重要步驟．它有助于建立清晰有序的物理過程和確立物理量間的關(guān)系，可以把問題具體化、形象化．2．抓住物理過程的“三性”

(1)階段性．將題目涉及的整個(gè)過程合理劃分為若干個(gè)階段．在審題過程中，該分則分，宜合則合，并將物理過程的分析與研究對(duì)象及規(guī)律的選用加以統(tǒng)籌考慮，以求最佳的解題思路．

(2)聯(lián)系性．找出各個(gè)階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來(lái)的，各量之間的關(guān)系如何，在臨界點(diǎn)或極值點(diǎn)處有何特殊性質(zhì)．

(3)規(guī)律性．明確每個(gè)階段遵循什么規(guī)律，可利用哪些物理公式進(jìn)行求解．應(yīng)考組訓(xùn)1(2013·安徽卷，23)如圖3－7－4所示的平面直角坐標(biāo)系xOy，在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿y軸正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xOy平面向里，正三角形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，且ab邊與y軸平行．一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P(0，h)點(diǎn)，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場(chǎng)，通過電場(chǎng)后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限，又經(jīng)過磁場(chǎng)從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限，且速率與y軸負(fù)方向成45°角，不計(jì)粒子所受的重力．求：圖3－7－42．如圖3－7－5所示，在豎直平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)有半徑為R、圓心在O點(diǎn)、與xOy平面垂直的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右側(cè)水平放置的兩塊帶電金屬板MN、PQ平行正對(duì)，極板長(zhǎng)度為l，板間距離為d，板間存在著方向豎直的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一質(zhì)量為m且電荷量為q的粒子(不計(jì)重力及空氣阻力)以速度v0從A處沿y軸正向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并沿x軸正向離開圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，然后從兩極板的左端沿中軸線CD射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好打在上板邊緣N端．求：圖3－7－5命題角度視角二帶電粒子在疊加復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特別提醒：新課標(biāo)全國(guó)卷中近幾年沒有出現(xiàn)過疊加復(fù)合場(chǎng)這類試題，但自主命題的省份試卷中已多次出現(xiàn)，因此請(qǐng)關(guān)注此類問題．【典例2】

(2013·福建卷，22)如圖3－7－6甲，空間存在一范圍足夠大的垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.讓質(zhì)量為m、電量為q(q＞0)的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到該磁場(chǎng)中．不計(jì)重力和粒子間的影響．圖3－7－6(1)若粒子以初速度v1沿y軸正向入射，恰好能經(jīng)過x軸上的A(a,0)點(diǎn)，求v1的大??；(2)已知一粒子的初速度大小為v(v＞v1)，為使該粒子能經(jīng)過A(a,0)點(diǎn)，其入射角θ(粒子初速度與x軸正向的夾角)有幾個(gè)？并求出對(duì)應(yīng)的sinθ值；(3)如圖乙，若在此空間再加入沿y軸正向、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一粒子從O點(diǎn)以初速度v0沿y軸正向入射．研究表明：粒子在xOy平面內(nèi)做周期性運(yùn)動(dòng)，且在任一時(shí)刻，粒子速度的x分量vx與其所在位置的y坐標(biāo)成正比，比例系數(shù)與場(chǎng)強(qiáng)大小E無(wú)關(guān)．求該粒子運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度值vm.應(yīng)考策略 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法

(1)弄清復(fù)合場(chǎng)的組成特點(diǎn)．

(2)正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)．

(3)畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律． ①若只有兩個(gè)場(chǎng)且正交．例如，電場(chǎng)與磁場(chǎng)中滿足qE＝qvB或重力場(chǎng)與磁場(chǎng)中滿足mg＝qvB或重力場(chǎng)與電場(chǎng)中滿足mg＝qE，都表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，根據(jù)受力平衡列方程求解．3－7－7微粒與M點(diǎn)內(nèi)壁碰后的瞬間速度不變、電荷量不變，圓管內(nèi)徑的大小可忽略，電場(chǎng)和磁場(chǎng)不受影響地穿透圓管)，并沿管內(nèi)壁下滑至N點(diǎn)．設(shè)m、q、v、d、r已知，θ＝37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：圖3－7－8失分點(diǎn)搜索失分點(diǎn)1：忽略帶電體的重力導(dǎo)致錯(cuò)誤

帶電體的重力是否忽略，關(guān)鍵看重力與其他力大小的關(guān)系比較，一般一些微觀粒子如電子、質(zhì)子、α粒子等的重力忽略不計(jì)，而一些宏觀帶電體，如帶電小球、帶電液滴等重力一般不能忽略．失分點(diǎn)2：不能抓住關(guān)鍵點(diǎn)而出錯(cuò)失分

(1)帶電粒子通過不同場(chǎng)區(qū)的交界處時(shí)速度的大小和方向關(guān)系．

(2)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)(如速度選擇器)．失分點(diǎn)3：不能挖掘出隱含條件導(dǎo)致錯(cuò)誤

帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，往往會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)或隱含條