高考物理復(fù)習(xí)微專題12帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)市賽課公開課一等獎(jiǎng)省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

磁場(chǎng)第九章微專題12帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1/35欄目導(dǎo)航命題點(diǎn)一帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

命題點(diǎn)二帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)三考點(diǎn)四模擬演練·穩(wěn)基提能課后回顧·高效練習(xí)2/351．帶電體在疊加場(chǎng)中無約束情況下運(yùn)動(dòng)(1)洛倫茲力、重力并存①若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)．②若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，故機(jī)械能守恒，由此可求解問題．(2)靜電力、洛倫茲力并存(不計(jì)重力微觀粒子)①若靜電力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動(dòng)．②若靜電力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，可用動(dòng)能定理求解問題．帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)3/35(3)靜電力、洛倫茲力、重力并存①若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)．②若重力與靜電力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．③若協(xié)力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解問題．2．帶電體在疊加場(chǎng)中有約束情況下運(yùn)動(dòng)帶電體在疊加場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束情況下，常見運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)解題要經(jīng)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特點(diǎn)，利用動(dòng)能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解．4/355/35(1)經(jīng)過計(jì)算判斷，小球M能否抵達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)．(2)小球M速度最大時(shí)，圓環(huán)對(duì)小球M彈力．(3)小球M電勢(shì)能改變量最大值．答案：(1)看法析(2)0.096N沿圓環(huán)徑向向外(3)0.2016J6/35解析：(1)設(shè)M、N在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，繩對(duì)M、N做功分別為WT、WT′，則WT＋WT′＝0，設(shè)M抵達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)，M、N動(dòng)能分別為EkM、EkN，對(duì)M，洛倫茲力不做功，由動(dòng)能定理得qER－mMgR＋WT＝EkM，對(duì)N，由動(dòng)能定理得WT′－mNgR＝EkN，聯(lián)立解得EkM＋EkN＝－0.06J，即M在圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)能為負(fù)值，故M不能抵達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)．(2)設(shè)N轉(zhuǎn)過α角時(shí)，M、N速度大小分別為vM、vN，因M、N做圓周運(yùn)動(dòng)半徑和角速度均相同，故vM＝vN，對(duì)M，洛倫茲力不做功，由動(dòng)能定理得7/358/359/35帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)分析方法(1)搞清疊加場(chǎng)組成．(2)進(jìn)行受力分析．(3)確定帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合．(4)對(duì)于粒子連續(xù)經(jīng)過幾個(gè)不一樣種類場(chǎng)時(shí)，要分階段進(jìn)行處理．(5)畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不一樣運(yùn)動(dòng)規(guī)律．①當(dāng)帶電粒子在疊加場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，依據(jù)受力平衡列方程求解．②當(dāng)帶電粒子在疊加場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解．③當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，普通用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解．④對(duì)于臨界問題，注意挖掘隱含條件．10/3511/35(1)小球帶何種電荷；(2)小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做功．(3)小球從F點(diǎn)飛出時(shí)磁場(chǎng)同時(shí)消失，小球離開F點(diǎn)后運(yùn)動(dòng)軌跡與軌道AC所在直線交點(diǎn)為G(G點(diǎn)未標(biāo)出)，求G點(diǎn)到D點(diǎn)距離．答案：(1)帶正電荷(2)27.6J(3)2.26m12/3513/3514/351．設(shè)在地面上方真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．已知電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是相同，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝4.0V/m,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.15T，今有一個(gè)帶負(fù)電質(zhì)點(diǎn)以v＝20m/s速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求此帶電質(zhì)點(diǎn)電量與質(zhì)量之比q/m以及磁場(chǎng)全部可能方向(角度可用反三角函數(shù)表示)．解析：依據(jù)帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)條件，得知此帶電質(zhì)點(diǎn)所受重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力協(xié)力必定為零．由此推知此三個(gè)力同一豎直平面內(nèi)，如圖所表示，質(zhì)點(diǎn)速度垂直紙面向外．15/3516/351．組合場(chǎng)：電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定區(qū)域內(nèi)，并不重合，電場(chǎng)、磁場(chǎng)交替出現(xiàn)．2．分析思緒(1)劃分過程：將粒子運(yùn)動(dòng)過程劃分為幾個(gè)不一樣階段，對(duì)不一樣階段選取不一樣規(guī)律處理．(2)找關(guān)鍵點(diǎn)：確定帶電粒子在場(chǎng)區(qū)邊界速度(包含大小和方向)是處理該類問題關(guān)鍵．(3)畫運(yùn)動(dòng)軌跡：依據(jù)受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，大致畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖，有利于形象、直觀地處理問題．帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)17/35(1)粒子源發(fā)射粒子速度v0及從b點(diǎn)離開磁場(chǎng)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)最長時(shí)間tm；(2)電場(chǎng)強(qiáng)度方向及大?。?8/3519/3520/3521/35帶電粒子在分離電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題分析(1)帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．依據(jù)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中受力情況，確定運(yùn)動(dòng)軌跡，計(jì)算粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間、位移等物理量．因?yàn)殡妶?chǎng)與磁場(chǎng)是分離，帶電粒子在電場(chǎng)中受到恒定電場(chǎng)力作用，加速度恒定，可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．進(jìn)入磁場(chǎng)之后，在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(2)處理帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，用動(dòng)能定理較為簡單．(3)解題過程中要注意不要漏解．22/3523/35解析：(1)因?yàn)殡妶?chǎng)力做功與路徑無關(guān)，且點(diǎn)電荷從a點(diǎn)沿不一樣方向射出時(shí)抵達(dá)b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大，說明在圓周上b點(diǎn)電勢(shì)最低，則過b點(diǎn)所作外接圓切線為b點(diǎn)等勢(shì)線，又因?yàn)殡妶?chǎng)線總是與等勢(shì)面相垂直，且由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面，故圖中Ob方向即為場(chǎng)強(qiáng)方向設(shè)外接圓半徑為R，由幾何關(guān)系知L＝2Rcos30°，由功效關(guān)系知電場(chǎng)力做功等于動(dòng)能增量ΔEk＝Eq(R＋Rsin30°)，解得R＝0.3m，E＝18N/C．24/3525/3526/3527/35(1)小球從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)初速度大??；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B大?。?8/3529/353．(·江西紅色七校模擬)如圖所表示，粒子源O能夠源源不停地產(chǎn)生初速度為零正離子同位素，即這些正離子帶相同電荷量q，質(zhì)量卻不相同．全部正離子先被一個(gè)電壓為U0勻強(qiáng)加速電場(chǎng)加速，再從兩板中央垂直射入一個(gè)勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，已知此偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間距為d，板間電壓為2U0，偏轉(zhuǎn)后經(jīng)過下極板上小孔P離開電場(chǎng)．經(jīng)過一段勻速直線運(yùn)動(dòng)后，正離子從Q點(diǎn)垂直于邊界AB進(jìn)入一正方形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里)，不計(jì)正離子重力及離子間相互作用．30/35(1)當(dāng)