專題三 電場與磁場第2講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)

第2講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)目錄熱點(diǎn)串講深度剖析知能演練高分跨欄審題示例規(guī)范答題熱點(diǎn)一帶電粒子在“組合場”中的運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)串講深度剖析1．“組合場”的特點(diǎn)組合場是指電場與磁場同時(shí)存在，但各位于一定的區(qū)域內(nèi)且并不重疊的情況．帶電粒子在一個(gè)場中只受一個(gè)場力的作用．2．“組合場”問題的處理方法最簡單的辦法就是進(jìn)行分段處理，關(guān)鍵是要注意在兩種區(qū)域的交界處的邊界問題的處理與運(yùn)動(dòng)的連接問題．3．解決帶電粒子在組合場中運(yùn)動(dòng)的一般思路(1)明確組合場是由哪些場組成的；(2)判斷粒子經(jīng)過組合場時(shí)的受力和運(yùn)動(dòng)情況并畫出運(yùn)動(dòng)軌跡；(3)帶電粒子經(jīng)過電場區(qū)域時(shí)利用動(dòng)能定理或類平拋的知識(shí)分析；(4)帶電粒子經(jīng)過磁場區(qū)域時(shí)利用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系來處理．例1圖3－2－1(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R；(2)粒子從M點(diǎn)到最后擊中A點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t；(3)OM的長度L.圖3－2－2強(qiáng)化訓(xùn)練1

(2012·皖南八校高三聯(lián)考)如圖3－2－3所示，在第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場，在第一、第四象限內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向如圖所示；現(xiàn)有一個(gè)帶電粒子在該平面內(nèi)從x軸上的P點(diǎn)，以垂直于x軸的初速度v0進(jìn)入勻強(qiáng)電場，恰好經(jīng)過y軸上的Q點(diǎn)且與y軸成45°角射出電場,再經(jīng)過一段時(shí)間又恰好垂直于x軸進(jìn)入下面的磁場.已知OP之間的距離為d，(不計(jì)粒子的重力)求：(1)Q點(diǎn)的坐標(biāo)；(2)帶電粒子自進(jìn)入電場至在磁場中第二次經(jīng)過x軸的時(shí)間.圖3－2－3熱點(diǎn)二帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)1．解決帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的一般思路(1)弄清復(fù)合場的組成，是磁場與電場的混合，是磁場與重力場的混合，還是磁場、電場與重力場的混合；(2)對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出運(yùn)動(dòng)軌跡；(3)選擇恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解．2．帶電粒子在復(fù)合場中的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析(1)運(yùn)動(dòng)情況分析①當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)．②當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力等值反向，洛倫茲力提供向心力時(shí)，帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(2)受力情況分析①分析方法和力學(xué)問題的分析方法基本相同，不同之處是多了電場力、洛倫茲力．②帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題除了利用力學(xué)即動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)、能量觀點(diǎn)來分析外，還要注意電場力做功與路徑無關(guān)，洛倫茲力方向始終和運(yùn)動(dòng)速度方向垂直永不做功等．如圖3－2－4所示,與水平面成37°角的傾斜軌道AB,其延長線上的軌道BC在C點(diǎn)與半圓軌道(軌道半徑R＝1m)相切，全部軌道由絕緣材料制成且固定在豎直面內(nèi)．整個(gè)空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，MN的右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.一個(gè)質(zhì)量為0.4kg的帶電小球沿斜面AB下滑，至B點(diǎn)時(shí)速度例2圖3－2－4【答案】

(1)正電荷(2)2.26m

(3)27.6J強(qiáng)化訓(xùn)練2

(2012·高考浙江卷)如圖3－2－6所示，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上．兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場．將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴．調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場區(qū)域恰好能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)．圖3－2－6(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值；(3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置.為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B′，則B′的大小為多少？審題示例規(guī)范答題帶電粒子在交變場中運(yùn)動(dòng)模型的分析[經(jīng)典案例](18分)如圖3－2－7甲所示，在坐標(biāo)系xOy內(nèi)，沿x軸分成寬度均為L＝0.30m的區(qū)域，其間存在電場和磁場．電場方向沿x軸負(fù)方向，電場強(qiáng)度大小是E0＝1.5×104V/m；磁場方向垂直坐標(biāo)平面且規(guī)定方向向里為正，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0＝7.5×10－4T，E－x、B－x圖線如圖乙所示．某時(shí)刻初速度為零的電子從坐標(biāo)原點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，電子電荷量e＝1.6×10－19C，電子質(zhì)量m＝9.0×10－31kg，不計(jì)電子的重力，不考慮電子因高速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的影響,計(jì)算中π取3.求:圖3－2－7123解題思維導(dǎo)圖在0～L的距離內(nèi)只有電場沒有磁場，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，據(jù)動(dòng)能定理可求在L～3L內(nèi)，只有磁場，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且L～2L和2L～3L內(nèi)的軌跡具有對(duì)稱性每經(jīng)過電場加速一次，速率都要變大，在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑都要變大，因此求出4L處的速度，再求半徑，利用數(shù)學(xué)知識(shí)即可求6L處的坐標(biāo).231[解題樣板]圖3－2－8[閱卷點(diǎn)評(píng)]空間存在的電場或磁場是隨時(shí)間周期性變化的，一般呈現(xiàn)“矩形波”的特點(diǎn)．交替變化的電場及磁場會(huì)使帶電粒子順次歷經(jīng)不同特點(diǎn)的電場或磁場或疊加的場．從而表現(xiàn)出“多過程”現(xiàn)象．其特點(diǎn)