新教材適用2024版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題3電場與磁場第10講帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)課件

第一部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題三電場與磁場第10講帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)核心知識·固雙基命題熱點(diǎn)·巧突破核心知識?固雙基必備知識”解讀1.電場中常見的運(yùn)動(dòng)類型(2)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：一般研究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)問題．對于類平拋運(yùn)動(dòng)可直接利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及推論；較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)常用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法來處理。2.勻強(qiáng)磁場中常見的運(yùn)動(dòng)類型(僅受磁場力作用)(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)：當(dāng)v∥B時(shí)，帶電粒子以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)：當(dāng)v⊥B時(shí)，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度大小做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3.關(guān)于粒子的重力(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而對于一些宏觀物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般應(yīng)考慮其重力。(2)不能直接判斷是否要考慮重力的情況，在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分析出是否要考慮重力?！瓣P(guān)鍵能力”構(gòu)建1.思想方法(1)解題關(guān)鍵帶電粒子在復(fù)合場中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的合外力及初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速度，因此帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的分析是解題的關(guān)鍵。(2)力學(xué)規(guī)律的選擇①當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解。②當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和受力分析列方程聯(lián)立求解。③當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解。2.解電磁學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng)常用“四種”方法電磁學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng)常用“四種”方法運(yùn)動(dòng)的合成分解(1)帶電粒子以某一初速度，垂直電場方向射入勻強(qiáng)電場中，只受電場力作用的運(yùn)動(dòng)。(2)帶電粒子在勻強(qiáng)電場及重力場中的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。動(dòng)能定理解曲線運(yùn)動(dòng)問題帶電粒子在復(fù)合場中做變加速曲線運(yùn)動(dòng)，適合應(yīng)用動(dòng)能定理．帶電粒子在復(fù)合場中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)也可以使用動(dòng)能定理。電磁學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng)常用“四種”方法利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解圓周運(yùn)動(dòng)問題(1)核外電子在庫侖力作用下繞原子核的運(yùn)動(dòng)。(2)帶電粒子在垂直勻強(qiáng)磁場的平面里在磁場力作用下的運(yùn)動(dòng)。(3)帶電物體在各種外力(重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力等)作用下的圓周運(yùn)動(dòng)。利用幾何關(guān)系解圓周問題帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場，由于磁場的邊界不同造成粒子軌跡圓與邊界的幾何問題，由于粒子射入磁場的速度不同造成粒子軌跡圓的半徑不同，由于粒子射入磁場的方向不同造成粒子軌跡的旋轉(zhuǎn)，以上均涉及平面幾何問題。命題熱點(diǎn)?巧突破〔真題研究〕(多選)(2022·全國乙卷，21)一種可用于衛(wèi)星上的帶電粒子探測裝置，由兩個(gè)同軸的半圓柱形帶電導(dǎo)體極板(半徑分別為R和R＋d)和探測器組成，其橫截面如圖甲所示，點(diǎn)O為圓心。在截面內(nèi)，極板間各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小與其到O點(diǎn)的距離成反比，方向指向O點(diǎn)。4個(gè)帶正電的同種粒子從極板間通過，到達(dá)探測器。不計(jì)粒子重力。粒子1、2做圓周運(yùn)動(dòng)，圓的圓心為O、半徑分別為r1、r2(R<r1<r2<R＋d)；粒子3從距O點(diǎn)r2的位置入射并從距O點(diǎn)r1的位置出射；粒子4從距O點(diǎn)r1的位置入射并從距O點(diǎn)r2的位置出射，軌跡如圖乙中虛線所示。則()題型1帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)BDA．粒子3入射時(shí)的動(dòng)能比它出射時(shí)的大B．粒子4入射時(shí)的動(dòng)能比它出射時(shí)的大C．粒子1入射時(shí)的動(dòng)能小于粒子2入射時(shí)的動(dòng)能D．粒子1入射時(shí)的動(dòng)能大于粒子3入射時(shí)的動(dòng)能【審題指導(dǎo)】

關(guān)鍵表述物理量及其關(guān)系在截面內(nèi)，極板間各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小與其到O點(diǎn)的距離成反比極板間產(chǎn)生均勻輻向電場，各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小與其到O點(diǎn)的距離的關(guān)系可表示為Er＝k，距離越大電場強(qiáng)度越小粒子1、2做圓周運(yùn)動(dòng)，圓的圓心為O靜電力提供向心力，圓周運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過處的電場強(qiáng)度大小相等，方向指向O關(guān)鍵表述物理量及其關(guān)系粒子3從距0點(diǎn)r2的位置入射并從距O點(diǎn)r1的位置出射粒子3做近心運(yùn)動(dòng)粒子4從距O點(diǎn)r1的位置入射并從距O點(diǎn)r2的位置出射粒子4做離心運(yùn)動(dòng)【解析】粒子3從極板間通過電場，電場力方向指向圓心，電場力做正功，粒子3的動(dòng)能增加，則粒子3入射時(shí)的動(dòng)能比它出射時(shí)的小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子4從極板間通過電場，電場力方向指向圓心，電場力做負(fù)功，粒子4的動(dòng)能減少，則粒子4入射時(shí)的動(dòng)能比它出射時(shí)的大，故選項(xiàng)B正確；在截面內(nèi)，極板間各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小與其到O點(diǎn)的距離成反比，可設(shè)為Er＝k，帶正電的同種粒子1、2在均勻輻向電場中做勻速〔規(guī)律總結(jié)〕(1)不能利用題目所給的新信息結(jié)合勻速圓周運(yùn)動(dòng)等知識判斷粒子的動(dòng)能大??；(2)不能熟練應(yīng)用粒子做近心和離心運(yùn)動(dòng)的條件分析問題?？挤ㄒ粠щ娏Ｗ釉陔妶鲋械闹本€運(yùn)動(dòng)1.(2023·湖北宜昌三模)如圖所示，一束單色光入射到極限頻率為ν0的金屬板K上，發(fā)射的光電子可沿垂直于平行板電容器極板的方向從左極板上的小孔進(jìn)入電場，均不能到達(dá)右極板，則()D2.(2023·浙江溫州模擬)如圖甲所示為粒子直線加速器原理圖，它由多個(gè)橫截面積相同的同軸金屬圓筒依次組成，序號為奇數(shù)的圓筒與序號為偶數(shù)的圓筒分別和交變電源相連，交變電源兩極間的電勢差的變化規(guī)律如圖乙所示。在t＝0時(shí)，奇數(shù)圓筒比偶數(shù)圓筒電勢高，此時(shí)和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板(序號為0)的中央有一自由電子由靜止開始在各間隙中不斷加速。若電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，交變電源的電壓為U，周期為T。不考慮電子的重力和相對論效應(yīng)，忽略電子通過圓筒間隙的時(shí)間。下列說法正確的是()C考法二帶電粒子在電場中的曲線運(yùn)動(dòng)3.(2023·江西統(tǒng)考二模)如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，A球位于B球的正上方，質(zhì)量相等的兩個(gè)小球以相同初速度水平拋出，它們最后落在水平面上同一點(diǎn)，其中只有一個(gè)小球帶電，不計(jì)空氣阻力，下列判斷不正確的是(

)A．如果A球帶電，則A球一定帶負(fù)電B．如果A球帶電，則A球的電勢能一定增加C．如果B球帶電，則B球一定帶正電D．如果B球帶電，則B球的電勢能一定增加BC1.帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的三個(gè)重要結(jié)論(1)粒子從同一直線邊界射入磁場和射出磁場時(shí)，入射角等于出射角(如圖甲，θ1＝θ2＝θ3)；(2)沿半徑方向射入圓形磁場的粒子，出射時(shí)亦沿半徑方向(如圖乙，兩側(cè)關(guān)于兩圓心連線對稱)；題型2帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)(3)粒子速度方向的偏轉(zhuǎn)角等于其軌跡的對應(yīng)圓心角(如圖甲，α1＝α2)。2.帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的多解成因(1)磁場方向不確定形成多解；(2)帶電粒子電性不確定形成多解；(3)速度不確定形成多解；(4)運(yùn)動(dòng)的周期性形成多解?？挤ㄒ粠щ娏Ｗ釉谟薪绱艌鲋械倪\(yùn)動(dòng)1.(2022·湖北應(yīng)城市第一高級中學(xué)模擬預(yù)測)如圖所示，直角三角形ABC內(nèi)(包括邊界)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。已知∠A＝30°，O為AC中點(diǎn)。兩個(gè)帶異種電荷的粒子從O點(diǎn)以相同的速度沿垂直AC方向射入磁場，向左偏轉(zhuǎn)的粒子恰好沒有從AB邊射出磁場，向右偏轉(zhuǎn)的粒子恰好從B點(diǎn)射出磁場，忽略粒子的重力和粒子間的相互作用，則正，負(fù)粒子的比荷之比為()CB3.(多選)(2023·湖南邵陽聯(lián)考)如圖所示，空間存在四分之一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外。一電子以初速度v從圓心O沿著OD方向射入磁場，經(jīng)過時(shí)間t恰好由A點(diǎn)離開磁場。若電子以初速度v′從O沿著OD方向射入磁場，經(jīng)時(shí)間t′恰好由C點(diǎn)離開磁場。已知圓弧CD長度是圓弧AC長度的一半，則()BC考法二帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的多解問題4.(2023·山東菏澤期中)如圖所示，正方形abcd區(qū)域(包含邊界)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的正電粒子從a點(diǎn)沿著ab方向射入磁場中，邊長為l，不計(jì)粒子的重力，為使粒子從cd邊射出磁場區(qū)域，粒子的速度可能為()C5.(多選)(2023·廣東廣州模擬