2015廣東省高考物理壓軸題-電場和磁場解法大全

2015廣東省高考(ɡāokǎo)物理壓軸題--電場和磁場解法大全第一頁，共57頁?？记閳蟾娴诙?，共57頁。主要題型：計算題難度檔次： 難度較大(jiàodà)，考卷的高檔題．知識點多、綜合性強，題意深邃，含有臨界點，主要為多過程現(xiàn)象、也有多物體系統(tǒng)．以定量計算為主，對解答表述要求較標準．一般設(shè)置為或遞進、或并列的2～3小問，各小問之間按難度梯度遞增．第三頁，共57頁。高考(ɡāokǎo)熱點第四頁，共57頁。高考必備第五頁，共57頁。一、兩種場的模型(móxíng)及三種場力1．兩種場模型(móxíng) (1)組合場模型(móxíng)：電場、磁場、重力場(或其中兩種場)并存，但各位于一定區(qū)域，并且互不重疊． (2)復(fù)合場模型(móxíng)：電場、磁場、重力場(或其中兩種場)并存于同一區(qū)域．第六頁，共57頁。2．三種場力 (1)重力：G＝mg，總是豎直向下，恒力，做功只取決于初末位置的高度(gāodù)差． (2)電場力：F＝qE，方向與場強方向及電性有關(guān)，做功只取決于初末位置的電勢差． (3)洛倫茲力：F洛＝qvB(v⊥B)，方向用左手定那么判定，洛倫茲力永不做功．第七頁，共57頁。二、電偏轉(zhuǎn)(piānzhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)(piānzhuǎn)的比較第八頁，共57頁。三、帶電粒子的運動1．勻速直線運動 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力 時帶電粒子做勻速直線運動，如速度選擇器．2．勻速圓周運動 當(dāng)帶電粒子所受的重力與靜電力 時，帶電粒子可以(kěyǐ)在洛倫茲力的作用下，在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動．為零大小(dàxiǎo)相等、方向相反第九頁，共57頁。3．較復(fù)雜的曲線運動 當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力，且與方向不在同一條直線上，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子運動軌跡不是圓弧，也不是拋物線．4．分階段運動 帶電粒子可能依次(yīcì)通過幾個情況不同的復(fù)合場區(qū)域，其運動情況隨區(qū)域情況發(fā)生變化，其運動過程由幾種不同的運動階初速度第十頁，共57頁。狀元(zhuàngyuan)微博第十一頁，共57頁。名師點睛1．正確分析帶電粒子的受力及運動特征是解決問題的前提帶電粒子在復(fù)合(fùhé)場中做什么運動，取決于帶電粒子所受的合外力及初始速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運動情況和受力情況結(jié)合起來進行分析．第十二頁，共57頁。2．靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵 (1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運動時，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動時，往往同時應(yīng)用牛頓第二定律(dìnglǜ)和平衡條件列方程聯(lián)立求解． 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做非勻變速曲線運動時，應(yīng)選用動能定理或能量守恒定律(dìnglǜ)列方程求解． (3)當(dāng)帶電粒子做類平拋運動時，要應(yīng)用運動的合成與分解法．第十三頁，共57頁。?？紗栴}第十四頁，共57頁。帶電粒子在組合(zǔhé)場中的運動【例1】(2012·山東理綜，23)如圖8－1甲所示，相隔一定距離的豎直(shùzhí)邊界兩側(cè)為相同的勻強磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔S1、S2，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示．正反向電壓的大小均為U0，周期為T0.在t＝0時刻將一個質(zhì)量為m、電量為－q(q>0)的粒子由S1靜止釋放，第十五頁，共57頁。第十六頁，共57頁。甲乙圖8－1第十七頁，共57頁。第十八頁，共57頁。第十九頁，共57頁。第二十頁，共57頁。第二十一頁，共57頁。第二十二頁，共57頁。圖8－2第二十三頁，共57頁。(1)分析判斷粒子的電性；(2)求帶電粒子在磁場中運動(yùndòng)時速度v的大??；(3)求磁場的水平寬度d.第二十四頁，共57頁。第二十五頁，共57頁。第二十六頁，共57頁。第二十七頁，共57頁。1．解決帶電粒子在組合場中運動(yùndòng)的一般思維模板思維(sīwéi)模板第二十八頁，共57頁。2．所用規(guī)律(guīlǜ)選擇思路(1)帶電粒子經(jīng)過電場區(qū)域時利用動能定理或類平拋的知識分析；(2)帶電粒子經(jīng)過磁場區(qū)域時利用圓周運動規(guī)律(guīlǜ)結(jié)合幾何關(guān)系來處理．第二十九頁，共57頁。帶電粒子在疊加復(fù)合(fùhé)場中的運動【例2】如圖8－3所示的平行(píngxíng)板之間，存在著相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁場的磁感應(yīng)強度B1＝0.20T，方向垂直紙面向里，電場強度E1＝×105V/m，PQ為板間中線．緊靠平行(píngxíng)板右側(cè)邊緣xOy坐標系的第一象限內(nèi)，有一邊界線AO，與y軸的夾角∠AOy＝45°，邊界線的上方有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B2＝0.25T，邊界線的下方有水平向右的勻強電場，電場強度E2＝×105V/m，第三十頁，共57頁。在x軸上固定一水平的熒光屏．一束帶電荷量q＝×10－19C、質(zhì)量m＝×10－26kg的正離子從P點射入平行板間，沿中線PQ做直線運動，穿出平行板后從y軸上坐標(zuòbiāo)為(0，0.4m)的Q點垂直y軸射入磁場區(qū)，最后打到水平的熒光屏上的位置C.求：圖8－3第三十一頁，共57頁。(1)離子在平行板間運動的速度大?。?2)離子打到熒光屏上的位置C的坐標(zuòbiāo)；(3)現(xiàn)只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小，使離子都不能打到x軸上，磁感應(yīng)強度大小B2′應(yīng)滿足什么條件？第三十二頁，共57頁。圖甲第三十三頁，共57頁。第三十四頁，共57頁。答案(dáàn)×105m/s(2)0.6m(3)B2′≥0.3T第三十五頁，共57頁。教你審題第三十六頁，共57頁。(2012·廣東揭陽(jiēyánɡ)聯(lián)考)如圖8－4所示，豎直平面內(nèi)有相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場強度E1＝2500N/C，方向豎直向上；圖8－4第三十七頁，共57頁。磁感應(yīng)強度B＝103T，方向垂直紙面向外；有一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶正電小球自O(shè)點沿與水平線成45°角以v0＝4m/s的速度射入復(fù)合場中，之后小球恰好從P點進入電場(diànchǎng)強度E2＝2500N/C，方向水平向左的第二個勻強電場(diànchǎng)中．不計空氣阻力，g取10m/s2.求：(1)O點到P點的距離s1；(2)帶電小球經(jīng)過P點的正下方Q點時與P點的距離s2.第三十八頁，共57頁。第三十九頁，共57頁。第四十頁，共57頁。第四十一頁，共57頁。借題發(fā)揮帶電(體)粒子在復(fù)合場中的運動問題求解要點(yàodiǎn)(1)受力分析是根底．在受力分析時是否考慮重力必須注意題目條件．(2)運動過程分析是關(guān)鍵．在運動過程分析中應(yīng)注意物體做直線運動、曲線運動及圓周運動、類平拋運動的條件．(3)構(gòu)建物理模型是難點．根據(jù)不同的運動過程及物理模型選擇適宜的物理規(guī)律列方程求解．第四十二頁，共57頁。易錯警示1．忽略帶電體的重力導(dǎo)致錯誤 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，而一些宏觀帶電體，如帶電小球、帶電液滴等重力不能忽略．2．不能挖掘出隱含條件導(dǎo)致錯誤 帶電粒子在復(fù)合場中的運動，往往會出現(xiàn)臨界狀態(tài)或隱含條件，應(yīng)以題目(tímù)中的“恰好〞、“最大〞、“最高〞、“至少〞等詞語為突破口，挖掘隱含條件，并根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解．第四十三頁，共57頁。3．混淆處理“磁偏轉(zhuǎn)〞和“電偏轉(zhuǎn)〞的方法 (1)粒子在恒力(如重力(zhònglì)、電場力等)作用下的“電偏轉(zhuǎn)〞是類平拋運動，采用分解為勻速運動和勻加速運動來處理； (2)粒子在洛倫茲力作用下的“磁偏轉(zhuǎn)〞是勻速圓周運動，采用圓周運動規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系來處理．第四十四頁，共57頁。預(yù)測：帶電粒子在組合(zǔhé)場和復(fù)合場中的運動是高考命題的熱點，往往綜合考查牛頓運動定律、功能關(guān)系、圓周運動的規(guī)律等.2013高考壓軸題的熱點為―→帶電粒子在交變復(fù)合場中的運動第四十五頁，共57頁。對策(duìcè)：第四十六頁，共57頁。特別提醒假設(shè)交變電壓的變化周期遠大于粒子穿越電場的時間，那么在粒子穿越電場過程中，電場可看作(kànzuò)粒子剛進入電場時刻的勻強電場．第四十七頁，共57頁。計算題“棄車保帥〞策略：計算題第25題為壓軸大題，分值高達18～19分，但是其中第(1)小題往往難度不大．考生們可以根據(jù)自己的實際能力，適當(dāng)放棄難度過高的(2)(3)小題，以免(yǐmiǎn)白白浪費大量珍貴時間，導(dǎo)致其他科目較易的考題來不及完成．第四十八頁，共57頁。第四十九頁，共57頁。圖8－5第五十頁，共57頁。(1)t＝πs時粒子速度的大小和方向；(2)πs～2πs內(nèi)，粒子在磁場中做圓周運動的半徑(bànjìng)；(3)畫出0～4πs內(nèi)粒子的運動軌跡示意圖；(要求：表達粒子的運動特點)．