屆高考物理二輪復(fù)習(xí)課件專題第講帶電粒子在電場磁場中的基本運動

專題三電場與磁場第七講帶電粒子在電場、磁場中的基本運動重點知識歸納一、電場和磁場的比較1．兩種場強(qiáng)的比較磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場強(qiáng)度E方向磁感線的切線方向，小磁針N極受力的方向電場線的切線方向，正電荷受電場力的方向物理意義描述磁場力的性質(zhì)描述電場力的性質(zhì)運算法則矢量運算法則矢量運算法則單位1T＝1N/(A·m)1N/C＝1V/m2.電場力、安培力、洛倫茲力的比較

名稱項目電場力安培力洛倫茲力力的方向正電荷：與電場強(qiáng)度方向一致負(fù)電荷：與電場強(qiáng)度方向相反左手定則：F安與I垂直，與B垂直．F安總垂直于I與B決定的平面左手定則：F洛與v垂直，與B垂直．F洛總垂直于v與B決定的平面

名稱項目電場力安培力洛倫茲力作用效果對電荷做功，使運動電荷直線加速或偏轉(zhuǎn)，電勢能和動能改變改變導(dǎo)體棒的運動狀態(tài)；對導(dǎo)體棒做功，實現(xiàn)電能和其他形式能的相互轉(zhuǎn)化只改變速度方向，不改變速度大??；洛倫茲力永遠(yuǎn)不對運動電荷做功應(yīng)用直線加速器、示波器電流天平、電流表質(zhì)譜儀、回旋加速器、電磁流量計、磁流體發(fā)電機(jī)二、帶電粒子的“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”的比較比較內(nèi)容垂直電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(不計重力)垂直磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(不計重力)受力情況電場力FE＝qE，其大小、方向不變，與速度v無關(guān)，F(xiàn)E是恒力洛倫茲力FB＝qvB，其大小不變，方向隨v而改變，F(xiàn)B是變力規(guī)律類平拋運動勻速圓周運動比較內(nèi)容垂直電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(不計重力)垂直磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(不計重力)運動軌跡拋物線圓或圓的一部分特別提醒：帶電粒子在兩種場中的運動特點由場的性質(zhì)和電荷的受力情況決定，做題思路有本質(zhì)區(qū)別，在電場中的運動常用動力學(xué)知識和功能關(guān)系求解，而在磁場中的運動，更多的應(yīng)用數(shù)學(xué)關(guān)系求解．熱點題型示例熱點一電場中的功能關(guān)系3．比較電勢能大小的方法(1)公式法：Ep＝qφ，其正負(fù)由q和φ的正負(fù)共同決定．(2)做功法：W＝－ΔEp，即電場力對電荷做正功，其電勢能減少，減少的電勢能等于電場力做的功；電場力對電荷做負(fù)功，其電勢能增加，增加的電勢能等于電荷克服電場力做的功．(2011年高考山東卷)如圖7－1所示，在兩等量異種點電荷的電場中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c

三點所在直線平行于兩電荷的連線，且a和c關(guān)于MN對稱、b點位于MN上，d點位于兩電荷的連線上．以下判斷正確的是(

)例1圖7－1A．b點場強(qiáng)大于d點場強(qiáng)B．b點場強(qiáng)小于d點場強(qiáng)C．a(chǎn)、b兩點間的電勢差等于b、c兩點間的電勢差D．試探電荷＋q在a點的電勢能小于在c點的電勢能【解析】在圖中畫出等量異種點電荷產(chǎn)生的電場的電場線分布情況，由電場線的疏密表示場強(qiáng)大小可知Ed>Eb.故選項A錯誤，

選項B正確．a(chǎn)、c兩點關(guān)于MN對稱，故Uab＝Ubc，選項C正確．沿電場線方向電勢降低，所以φa>φc，由Ep＝qφ可知Epa>Epc，故選項D錯誤．【答案】

BC強(qiáng)化訓(xùn)練1

(2010年高考山東理綜卷)某電場的電場線分布如圖7－2所示，下列說法正確的是(

)圖7－2A．c點電場強(qiáng)度大于b點電場強(qiáng)度B．a(chǎn)點電勢高于b點電勢C．若將一試探電荷＋q由a點釋放，它將沿電場線運動到b點D．若在d點再固定一點電荷－Q，將一試探電荷＋q由a移至b的過程中，電勢能減少解析：選BD.c點所在處的電場線比b點稀疏，所以Ec＜Eb，故選項A錯誤；沿電場線方向電勢降低，所以φa＞φb，故選項B正確；a到b的電場線是曲線，試探電荷所受的電場力沿電場線的切線方向，因此試探電荷不可能沿電場線由a運動到b，故選項C錯誤；將試探電荷＋q由a移至b的過程中，電場力做正功，電勢能減少，故選項D正確．熱點二帶電粒子在電場中的運動設(shè)示波管兩個偏轉(zhuǎn)電極的結(jié)構(gòu)相同，長均為L、間距均為d，且靠得很近，兩極板上的電壓均為U，如圖7－3所示．設(shè)水平偏轉(zhuǎn)極板的右端到熒光屏的距離為s，熒光屏足夠大，以它的中心為坐標(biāo)軸原點，水平向里為x正方向，豎直向上為y正方向．那么質(zhì)量為m、電荷量為q的電子從電子槍由靜止出發(fā)，經(jīng)高電壓U0加速后，由兩極板中心進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極，最后射到熒光屏上的坐標(biāo)是多少？(說明：電子槍、偏轉(zhuǎn)電極中心、熒光屏的中心在同一直線上．提示：電子在x、y方向的偏轉(zhuǎn)互不影響)例2圖7－3圖7－4強(qiáng)化訓(xùn)練2

(2011年高考福建卷)反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似．如圖7－5所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個勻強(qiáng)電場，一帶電微粒從A點由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動．已知電場強(qiáng)度的大小分別是E1＝2.0×103N/C和E2＝4.0×103N/C，方向如圖所示，帶電微粒質(zhì)量m＝1.0×10－20kg，帶電量q＝－1.0×10－9C，A點距虛線MN的距離d1＝1.0cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應(yīng)．求：圖7－5(1)B點距虛線MN的距離d2；(2)帶電微粒從A點運動到B點所經(jīng)歷的時間t.答案：(1)0.5cm

(2)1.5×10－8s1．帶電粒子在磁場中的直線運動分析帶電粒子在磁場中的受力情況，抓住物體做直線運動的條件，即F與v方向之間的夾角為0°或180°，用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解．熱點三帶電粒子在磁場中的運動3．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運動的處理方法(1)粒子圓軌跡圓心的確定①若已知粒子的兩個具體位置及通過某一位置時的速度方向，可在已知速度方向的位置作速度的垂線，同時作兩位置連線的中垂線，兩垂線交點就是圓心．②若已知粒子兩個具體位置的速度方向，可分別作速度方向的垂線，兩垂線的交點即為圓心．4．極值與臨界問題的處理粒子在有界磁場中運動時，經(jīng)常會有極值與臨界問題的出現(xiàn)．核心是認(rèn)真審讀題目中的關(guān)鍵字詞如：“剛好”、“最大(小)”、“不離開”或者“不返回”等，由這些字詞挖掘出隱含條件后，就按與其他粒子在磁場中運動完全一樣進(jìn)行處理．并且“剛好穿出磁場邊界”的條件通常是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切，這一解題必用條件通常是隱含的．例3圖7－6(1)粒子a射入?yún)^(qū)域Ⅰ時速度的大??；(2)當(dāng)a離開區(qū)域Ⅱ時，a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差．【解析】

(1)設(shè)粒子a在Ⅰ內(nèi)做勻速圓周運動的圓心為C(在y軸上)，半徑為Ra1，粒子速率為va，運動軌跡與兩磁場區(qū)域邊界的交點為P′，如圖7－7所示．由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得圖7－7強(qiáng)化訓(xùn)練3

(2010年高考重慶卷)如圖7－8所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進(jìn)入磁場，在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，運動軌跡為相應(yīng)的圓?。@些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示.圖7－8粒子編號質(zhì)量電荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v3