2019年高考物理一輪復(fù)習 第九章 磁場 專題強化十一 帶電粒子在疊加場和組合場中的運動課件

1、專題強化十一帶電粒子在疊加場和組合場中的運動 第九章磁場 專題解讀 1.本專題是磁場、力學(xué)、電場等知識的綜合應(yīng)用，高考往往以計算壓軸 題的形式出現(xiàn) 2.學(xué)習本專題，可以培養(yǎng)同學(xué)們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達能 力針對性的專題訓(xùn)練，可以提高同學(xué)們解決難題壓軸題的信心 3.用到的知識有：動力學(xué)觀點(牛頓運動定律)、運動學(xué)觀點、能量觀點 (動能定理、能量守恒)、電場的觀點(類平拋運動的規(guī)律)、磁場的觀點 (帶電粒子在磁場中運動的規(guī)律) 內(nèi)容索引 命題點一 帶電粒子在疊加場中的運動 命題點二 帶電粒子在組合場中的運動 課時作業(yè) 1 命題點一 帶電粒子在疊加場中的運動 1.帶電體在疊加場中無約束情況下

2、的運動 (1)洛倫茲力、重力并存 若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動 若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不 做功，故機械能守恒，由此可求解問題 (2)靜電力、洛倫茲力并存(不計重力的微觀粒子) 若靜電力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運動 若靜電力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力 不做功，可用動能定理求解問題 (3)靜電力、洛倫茲力、重力并存 若三力平衡，一定做勻速直線運動 若重力與靜電力平衡，一定做勻速圓周運動 若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運動，因洛倫茲力不 做功，可用能量守恒定律或動能定理求解問題 2.帶電體

3、在疊加場中有約束情況下的運動 帶電體在疊加場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運動 形式有直線運動和圓周運動，此時解題要通過受力分析明確變力、恒力做功 情況，并注意洛倫茲力不做功的特點，運用動能定理、能量守恒定律結(jié)合牛 頓運動定律求解 分析規(guī)范解答 mg F Ff FN F1 mg F Ff FN F1 mg qE qvB v 分析規(guī)范解答（1） 規(guī)范解答（2） y 題組階梯突破題組階梯突破 x 返回 2.如圖所示，在豎直平面內(nèi)，水平x軸的上方和下方分別存在方向垂直紙面向外和方 向垂直紙面向里的勻強磁場，其中x軸上方的勻強磁場磁感應(yīng)強度大小為B1，并且在 第一象限和第二象限有方向

4、相反、強弱相同的平行于x軸的勻強電場，電場強度大小 為E1，已知一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上的A(0，L)位置斜向下與y軸負半軸成60角 射入第一象限，恰能做勻速直線運動 (1)判定帶電小球的電性，并求出所帶電荷量q及入射的速度大??； (2)為使得帶電小球在x軸下方的磁場中能做勻速圓周運動， 需要在x軸下方空間加一勻強電場，試求所加勻強電場的 方向和電場強度的大??； 分析 mg qE qvB mg qE qvB 規(guī)范解答 mg qE qvB (3)在滿足第(2)問的基礎(chǔ)上，若在x軸上安裝有一絕緣彈性薄板，并且調(diào)節(jié)x軸下方的 磁場強弱，使帶電小球恰好與絕緣彈性板碰撞兩次從x軸上的某一位置返回到x

5、軸的 上方(帶電小球與彈性板碰撞時，既無電荷轉(zhuǎn)移，也無能量損失，并且入射方向和反 射方向與彈性板的夾角相同)，然后恰能做勻速直線運動至y軸上的A(0，L)位置，則： 彈性板至少多長？帶電小球從A位置出發(fā)到返回至A位置過程所經(jīng)歷的時間為多少？ 分析 III 規(guī)范解答 2 命題點二 帶電粒子在組合場中的運動 1.組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，電場、磁場交替出現(xiàn) 2.分析思路 (1)劃分過程：將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段，對不同的階段選取 不同的規(guī)律處理 (2)找關(guān)鍵點：確定帶電粒子在場區(qū)邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類 問題的關(guān)鍵 (3)畫運動軌跡：根據(jù)受力分析和運

6、動分析，大致畫出粒子的運動軌跡圖， 有利于形象、直觀地解決問題 【例2】在如圖所示的直角坐標系xOy中，矩形區(qū)域OACD內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強 磁場，磁感應(yīng)強度大小為B5.0102 T；第一象限內(nèi)有沿y軸負方向的勻強電場，場 強大小為E1.0105 N/C.已知矩形區(qū)域OA邊長為0.60 m，AC邊長為0.20 m在CD邊 中點N處有一放射源，某時刻，放射源沿紙面向磁場中的各個方向均勻輻射出速率均 為v2.0106 m/s的某種帶正電粒子，帶電粒子的質(zhì)量為m1.61027 kg、電荷量為 q3.21019 C，不計粒子重力，計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，試求： (1)粒子在磁場中運動的半徑；

7、(2)從N處射出的粒子在磁場中運動的最短路程； (3)沿x軸負方向射出的粒子，從射出到從y軸離開所經(jīng)歷的時間 分析 v 規(guī)范解答（1）（2） 規(guī)范解答（3） 返回 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： 第3步：用規(guī)律 勻速圓周運動粒子垂直于磁感線進入勻強磁場磁偏轉(zhuǎn) 組合場中兩種典型的偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)粒子垂直于電場線進入勻強電場 類平拋運動 磁偏轉(zhuǎn)勻速圓周運動圓軌跡找半徑定圓心 電偏轉(zhuǎn)類平拋運動 半徑公式 周期公式 初速度方向 電場方向 勻速直線運動 勻變速直線運動 方法感悟方法感悟 帶電粒子在組合場中運動的分析

8、思路帶電粒子在組合場中運動的分析思路 分析規(guī)范解答（1） 規(guī)范解答（2） 題組階梯突破題組階梯突破 v0 v 返回 4.x軸下方有兩個關(guān)于直線x0.5a對稱的沿x軸的勻強電場(大小相等，方向相 反)如圖甲所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計重力)，以初速度v沿y軸正 方向從P點進入電場，后從原點O以與過P點時相同的速度進入磁場(圖中未畫出)粒 子過O點的同時在MN和x軸之間加上按圖乙所示的規(guī)律發(fā)生周期性變化的磁場，規(guī)定 垂直紙面向里為正方向正向磁場與反向磁場的磁感應(yīng)強度大小相等，且持續(xù)的時間 相同粒子在磁場中運動一段時間后到達Q點，并且速度也與過P點時速度相同已 知P、O、Q在一條直線上

9、，與水平方向夾角為，且P、Q兩點橫坐標分別為a、a.試 計算： (1)電場強度E的大??； (2)磁場的磁感應(yīng)強度B的大小； (3)粒子從P到Q的總時間 分析 規(guī)范解答（1）（2） 規(guī)范解答（3） a 返回 課時作業(yè) 3 1.如圖，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標系xOy，其第一象限存在著正交的勻強電場和勻 強磁場，電場強度的方向水平向右，磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里一帶電荷量為 q、質(zhì)量為m的微粒從原點出發(fā)進入復(fù)合場中，初速度方向與x軸正方向的夾角為 45，正好做直線運動，當微粒運動到A(l，l)時，電場方向突然變?yōu)樨Q直向上(不計電 場變化的時間)，微粒繼續(xù)運動一段時間后，正好垂直于y軸穿出復(fù)合場不計一切阻 力，求： (1)電場強度E的大??； (2)磁感應(yīng)強度B的大??； (3)微粒在復(fù)合場中的運動時間 答案解析 1234 1234 答案(1)正電荷(2)27.6 J(3)2.26 m解析 1234 1234 3.如圖所示，在xOy平面內(nèi)y軸與MN邊界之間有沿x軸負方向的勻強電場，y軸左側(cè)和 MN邊界右側(cè)的空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小相等的勻強磁場，MN邊界與 y軸平行且間距保持不變一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v0從坐標原點O