高考物理二輪復(fù)習(xí)核心突破專題3電場(chǎng)和磁場(chǎng)第3講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)市賽課公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省名師

關(guān)鍵專題突破第一部分專題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)第3講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1/79欄目導(dǎo)航2年考情回顧熱點(diǎn)題型突破熱點(diǎn)題源預(yù)測(cè)對(duì)點(diǎn)規(guī)范演練逐題對(duì)點(diǎn)特訓(xùn)2/792年考情回顧設(shè)問(wèn)方式帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)[例](·天津卷，11題)(·天津卷，12題)(·北京卷，22題)(·四川卷，11題)(·重慶卷，9題)審題關(guān)鍵點(diǎn)(1)審題要關(guān)注粒子電性，電場(chǎng)，磁場(chǎng)方向及場(chǎng)組合情況．(2)要認(rèn)真分析帶電粒子運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及受力特征，應(yīng)畫出受力圖及運(yùn)動(dòng)軌跡圖．(3)要審清各段運(yùn)動(dòng)間關(guān)聯(lián)點(diǎn)速度關(guān)系或各段運(yùn)動(dòng)過(guò)程位移或時(shí)間關(guān)系.3/794/79命題規(guī)律：帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是高考重點(diǎn)和熱點(diǎn)，高考對(duì)此命題有以下規(guī)律：(1)結(jié)合場(chǎng)對(duì)帶電粒子作用考查三種常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律．即勻變速直線運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(2)對(duì)帶電粒子經(jīng)過(guò)大小和方向不一樣電場(chǎng)或磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行考查熱點(diǎn)題型突破題型一帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)5/79方法點(diǎn)撥：帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)分析方法(1)明性質(zhì)：要清楚場(chǎng)性質(zhì)、方向、強(qiáng)弱、范圍等．(2)定運(yùn)動(dòng)：帶電粒子一次經(jīng)過(guò)不一樣場(chǎng)區(qū)時(shí)，由受力情況確定粒子在不一樣區(qū)域運(yùn)動(dòng)情況．(3)畫軌跡：正確地畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖．(4)用規(guī)律：依據(jù)區(qū)域和運(yùn)動(dòng)規(guī)律不一樣，將粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分為幾個(gè)不一樣階段，對(duì)不一樣階段選取不一樣規(guī)律處理．(5)找關(guān)系：要明確帶電粒子經(jīng)過(guò)不一樣場(chǎng)區(qū)交界處時(shí)速度大小和方向關(guān)系，上一個(gè)區(qū)域末速度往往是下一個(gè)區(qū)域初速度．6/797/79(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B大??；(2)粒子運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)速度大?。?3)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用時(shí)間．8/799/7910/7911/79突破點(diǎn)撥(1)“以大小為v0速度沿x軸正方向射入電場(chǎng)”說(shuō)明：帶電粒子在第Ⅰ象限____________________(2)“又經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)垂直y軸進(jìn)入第Ⅲ象限”說(shuō)明：帶電粒子在第Ⅳ象限做勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓心在________，帶電粒子在第Ⅲ象限____________．12/79【變式考法1】(1)在上述題1中，若帶電粒子射入電場(chǎng)速度大小為原來(lái)2倍，粒子經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸位置不變，試分析勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度怎樣改變．(2)在上述題1中，若第Ⅲ象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)方向沿x軸負(fù)方向，試分析粒子經(jīng)過(guò)y軸進(jìn)入第Ⅲ象限位置縱坐標(biāo)．13/7914/7915/7916/7917/7918/79【變式考法2】

將上述2中x軸下方勻強(qiáng)電場(chǎng)方向改成與x軸負(fù)方向成45°角，如圖所表示，若粒子沿平行電場(chǎng)線移動(dòng)最大距離為h，求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小E.(2)粒子從開(kāi)始到第三次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)間t.19/7920/7921/79(3)若粒子恰好不能從第n層磁場(chǎng)右側(cè)邊界穿出，試問(wèn)在其它條件不變情況下，也進(jìn)入第n層磁場(chǎng)，但比荷較該粒子大粒子能否穿出該層磁場(chǎng)右側(cè)邊界，請(qǐng)簡(jiǎn)明推理說(shuō)明之．22/7923/7924/7925/791．運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解方法(1)以“場(chǎng)”邊界將帶電粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程分段；(2)分析每段運(yùn)動(dòng)帶電粒子受力情況和初速度，判斷粒子運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；(3)建立聯(lián)絡(luò)：前、后兩段運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)為帶電粒子過(guò)關(guān)聯(lián)點(diǎn)時(shí)速度；(4)分段求解：依據(jù)題設(shè)條件，選擇計(jì)算次序．2．周期性和對(duì)稱性應(yīng)用相鄰場(chǎng)問(wèn)題大多含有周期性和對(duì)稱性，解題時(shí)一是要充分利用其特點(diǎn)畫出帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，以幫助理順物理過(guò)程；二是要注意周期性和對(duì)稱性對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間影響．26/79命題規(guī)律：帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是高考考查力電知識(shí)綜合應(yīng)用主要題型，命題規(guī)律有：(1)普通結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)及動(dòng)能關(guān)系進(jìn)行綜合考查，多為計(jì)算題．(2)有時(shí)也會(huì)以選擇題形式考查在當(dāng)代科技中應(yīng)用．題型二帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)27/79方法點(diǎn)撥：帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)分析方法(1)明種類：明確疊加場(chǎng)種類及特征．(2)析特點(diǎn)：正確分析帶電粒子受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)．(3)畫軌跡：畫出運(yùn)動(dòng)軌跡過(guò)程示意圖，明確圓心、半徑及邊角關(guān)系．(4)用規(guī)律：靈活選擇不一樣運(yùn)動(dòng)規(guī)律．①兩場(chǎng)共存時(shí)，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，依據(jù)受力平衡列方程求解．28/7929/7930/79(1)求兩極板間電壓U；(2)若兩極板不帶電，保持磁場(chǎng)不變，該粒子仍沿中心線O1O2從O1點(diǎn)射入，欲使粒子從兩板左側(cè)間飛出，射入速度應(yīng)滿足什么條件？31/7932/7933/7934/79【變式考法】(1)在上述題1中，若撤去磁場(chǎng)，極板間電壓不變，粒子從O1點(diǎn)射入，欲使粒子飛出極板，試求粒子射入電場(chǎng)速度應(yīng)滿足什么條件．(2)在上述題1中，若兩極板不帶電，粒子仍從O1點(diǎn)以相同速度射入，欲使粒子垂直打在極板上，試求磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為多少．35/7936/7937/7938/7939/7940/7941/7942/7943/7944/79關(guān)注幾場(chǎng)疊加，構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型，優(yōu)選規(guī)律解題第1步：受力分析，關(guān)注幾場(chǎng)疊加①磁場(chǎng)、重力場(chǎng)并存，受重力和洛倫茲力；②電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存(不計(jì)重力微觀粒子)，受電場(chǎng)力和洛倫茲力；③電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)并存，受電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力．第2步：運(yùn)動(dòng)分析，經(jīng)典運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建受力平衡勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力恒定勻變速直線運(yùn)動(dòng)，受力大小恒定且方向指向圓心勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受力方向改變復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)等．45/79第3步：選取規(guī)律，兩種觀點(diǎn)解題①帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則用平衡條件求解(即二力或三力平衡)；②帶電體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用向心力公式或勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解；③帶電體做勻變速直線或曲線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解；④帶電體做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解．46/79題型三磁與當(dāng)代科技應(yīng)用命題規(guī)律：質(zhì)譜儀、盤旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)、磁流體泵等都是高考常考物理模式之一．不一樣點(diǎn)在于速度選擇器電場(chǎng)是帶電粒子進(jìn)入前存在，是外加；磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)和霍爾元件中電場(chǎng)是粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，在洛倫茲力作用下帶電粒子在兩極板間聚集后才產(chǎn)生．這類試題題型現(xiàn)有選擇題又有計(jì)算題，只是綜合性強(qiáng)，難度中等．47/79方法點(diǎn)撥：與電、磁場(chǎng)相關(guān)當(dāng)代科技問(wèn)題分析方法(1)討論與電、磁場(chǎng)相關(guān)實(shí)際問(wèn)題，首先應(yīng)經(jīng)過(guò)分析將其提煉成純粹物理問(wèn)題，然后用處理物理問(wèn)題方法進(jìn)行分析．這里較多是用分析力學(xué)問(wèn)題方法，對(duì)于帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，還應(yīng)尤其注意利用幾何知識(shí)尋找關(guān)系．48/79(2)處理實(shí)際問(wèn)題過(guò)程：49/791.(多項(xiàng)選擇)(·銀川一模)1932年，勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出了盤旋加速器．盤旋加速器工作原理如圖所表示，置于高真空中D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)時(shí)間能夠忽略不計(jì)．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直．A處粒子源產(chǎn)生粒子，質(zhì)量為m、電荷量為＋q，在加速器中被加速，加速電壓為U.實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率最大值分別為Bm、fm，加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用(

)ABD50/7951/7952/7953/79【變式考法】(1)若用該加速器分別加速質(zhì)子(電量為＋q，質(zhì)量為m)和α粒子(電量為2q，質(zhì)量為4m)．則它們運(yùn)動(dòng)周期之比為多少？54/7955/79(1)求原本打在MN中點(diǎn)P離子質(zhì)量m.(2)為使原本打在P離子能打在QN區(qū)域，求加速電壓U調(diào)整范圍．(3)為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域全部離子檢測(cè)完整，求需要調(diào)整U最少次數(shù)．(取lg2＝0.301，lg3＝0.477，lg5＝0.699)56/7957/7958/7959/793.(·浙江卷)使用盤旋加速器試驗(yàn)需要把離子束從加速器中引出，離子束引出方法有磁屏蔽通道法和靜電偏轉(zhuǎn)法等．質(zhì)量為m，速度為v離子在盤旋加速器內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軌道是半徑為r圓，圓心在O點(diǎn)，軌道在垂直紙面向外勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．為引出離子束，使用磁屏蔽通道法設(shè)計(jì)引出器．引出器原理如圖所表示，一對(duì)圓弧形金屬板組成弧形引出通道，通道圓心位于O′點(diǎn)(O′點(diǎn)圖中末畫出)．引出離子時(shí)，令引出通道內(nèi)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度降低，從而使離子從P點(diǎn)進(jìn)入通道，沿通道中心線從Q點(diǎn)射出．已知OQ長(zhǎng)度為L(zhǎng)，OQ與OP夾角為θ.60/79(1)求離子電荷量q并判斷其正負(fù)；(2)離子從P點(diǎn)進(jìn)入，Q點(diǎn)射出，通道內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)降為B′，求B′；(3)換用靜電偏轉(zhuǎn)法引出離子束，維持通道內(nèi)原有磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，在內(nèi)外金屬板間加直流電壓，兩板間產(chǎn)生徑向電場(chǎng)，忽略邊緣效應(yīng)．為使離子仍從P點(diǎn)進(jìn)入，Q點(diǎn)射出，求通道內(nèi)引出軌跡處電場(chǎng)強(qiáng)度E方向和大?。?1/7962/7963/7964/7965/79帶電粒子在交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)題源預(yù)測(cè)66/79失分防范帶電粒子在交變電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)屬于高難問(wèn)題，極易從以下幾點(diǎn)失分：①搞不清各種場(chǎng)在各時(shí)段復(fù)合形式；②搞不清電、磁場(chǎng)在不一樣時(shí)段有沒(méi)有、交變或交替規(guī)律；③搞不清各種場(chǎng)力對(duì)粒子共同作用效果；④分析不出粒子在各時(shí)段運(yùn)動(dòng)情況；⑤分析不出粒子在電、磁場(chǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)折點(diǎn)和空間轉(zhuǎn)折點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；⑥畫不出軌跡，列不出方程．方法防范：①先確定是幾個(gè)場(chǎng)相鄰或疊加；②可由圖象(普通題目給出)確定電場(chǎng)或磁場(chǎng)改變規(guī)律；③正確分析各時(shí)段粒子受力情況和運(yùn)動(dòng)情況；④注意在時(shí)間轉(zhuǎn)折點(diǎn)和空間轉(zhuǎn)折點(diǎn)電場(chǎng)或磁場(chǎng)及粒子運(yùn)動(dòng)速度大小和方向改變；⑤畫出軌跡草圖，列出與不一樣時(shí)間和空間對(duì)應(yīng)方程.67/79【預(yù)測(cè)】

(·江西省上饒市第二次模擬)(19分)如圖甲所表示，在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時(shí)間周期性改變磁場(chǎng)和電場(chǎng)，改變規(guī)律分別如圖乙、丙所表示(要求垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度正方向、沿y軸正方向電場(chǎng)強(qiáng)度為正)．在t＝0時(shí)刻由原點(diǎn)O發(fā)射初速度大小為v0，方向沿y軸正方向帶負(fù)電粒子．68/7969/7970/7971/7972/7973/79【變式考法】

(·泰州二模)如圖所表示，在xOy豎直平面內(nèi)存在豎直方向勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第一象限內(nèi)有一與x軸相切于點(diǎn)(2R,0)、半徑為R圓形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在垂直于xOy面勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)隨時(shí)間改變?nèi)鐖D乙、丙所表示，設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度豎直向下為正方向，磁場(chǎng)垂直紙面向里為正方向，電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)周期性改變(每個(gè)周期內(nèi)正反向時(shí)間相同)．一帶正電小球A沿y軸方向下落，t＝0時(shí)刻A落至點(diǎn)(0,3R)，此時(shí)，另一帶負(fù)電小球B從圓形區(qū)域最高點(diǎn)(2R,2R)處開(kāi)始在磁場(chǎng)內(nèi)緊靠磁場(chǎng)邊界做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)A球再下落R時(shí)