重慶市萬州區(qū)龍寶中學高考物理總復習 第8章 第3講 帶電粒子在復合場中的運動課件.ppt

第3講帶電粒子在復合場中的運動 聚焦一個熱點 抓住三個考點 備選視頻展臺 突破三個考向 1 復合場2 帶電粒子在復合場中的運動分類3 電場磁場同區(qū)域應用實例 1 帶電粒子在分離復合場中的運動2 帶電粒子在疊加復合場中的運動3 帶電粒子在交變復合場中的運動 命題熱點12帶電粒子在復合場中的運動1 命題專家評述2 閱卷老師叮嚀3 典例預測 第八章磁場備選多媒體展臺1 磁現(xiàn)象和磁場 奧斯特實驗2 地磁場分布3 通電螺線管的磁場4 探究通電導線在磁場中受的力與i和l的關系5 安培分子電流假說6 質譜儀原理7 磁場對運動電荷的作用力 等離子體磁流體發(fā)電機 01抓住三個考點 思維驅動 如圖所示 一帶電小球在一正交電場 磁場區(qū)域里做勻速圓周運動 電場方向豎直向下 磁場方向垂直紙面向里 則下列說法正確的是 a 小球一定帶正電b 小球一定帶負電c 小球的繞行方向為順時針d 改變小球的速度大小 小球將不做圓周運動 解析由于小球做勻速圓周運動 有qe mg 電場力方向豎直向上 所以小球一定帶負電 故a錯 b正確 洛倫茲力提供小球做圓周運動的向心力 由左手定則可判定小球繞行方向為順時針 故c正確 改變小球速度大小 小球仍做圓周運動 d錯誤 答案bc mg qe qvb 01抓住三個考點 知識存盤 復合場是指電場 和重力場并存 或其中某兩場并存 或分區(qū)域存在 從場的復合形式上一般可分為如下四種情況 相鄰場 重疊場 交替場 交變場 磁場 思維驅動 01抓住三個考點 2012 龍巖檢測 如圖所示 空間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場 電場的方向豎直向下 磁場方向垂直紙面向里 一帶電油滴p恰好處于靜止狀態(tài) 則下列說法正確的是 a 若僅撤去磁場 p可能做勻加速直線運動b 若僅撤去電場 p可能做勻加速直線運動c 若給p一初速度 p不可能做勻速直線運動d 若給p一初速度 p可能做勻速圓周運動 解析p處于靜止狀態(tài) 帶負電荷 mg qe 若僅撤去磁場 p仍靜止 a錯 僅撤去電場 p向下加速 同時受到洛倫茲力 將做復雜的曲線運動 b錯 給p一初速度 垂直磁場方向 因mg qe p只受洛倫茲力作用 將做勻速圓周運動 c錯 d對 答案d mg qe 01抓住三個考點 1 靜止或勻速直線運動當帶電粒子在復合場中所受合外力為零時 將處于 狀態(tài)或做 2 勻速圓周運動當帶電粒子所受的重力與電場力大小 方向 時 帶電粒子在洛倫茲力的作用下 在垂直于勻強磁場的平面內做 運動 3 較復雜的曲線運動當帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化 且與初速度方向不在同一條直線上 粒子做 變速曲線運動 這時粒子運動軌跡既不是圓弧 也不是拋物線 4 分階段運動帶電粒子可能依次通過幾個情況不同的復合場區(qū)域 其運動情況隨區(qū)域發(fā)生變化 其運動過程由幾種不同的運動階段組成 知識存盤 靜止 勻速直線運動 相等 相反 勻速圓周 非勻 01抓住三個考點 思維驅動 2012 海南單科 2 如圖所示 在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場 電場方向豎直向下 磁場方向垂直于紙面向里 一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板 若不計重力 下列四個物理量中哪一個改變時 粒子運動軌跡不會改變 a 粒子速度的大小b 粒子所帶的電荷量c 電場強度d 磁感應強度 解析粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板 其受力平衡有eq bqv 則知當粒子所帶的電荷量改變時 粒子所受的合力仍為0 運動軌跡不會改變 故b項正確 答案b 01抓住三個考點 知識存盤 01抓住三個考點 溫馨提示 復合場中重力是否考慮的三種情況 1 對于微觀粒子 如電子 質子 離子等 因為其重力一般情況下與電場力或磁場力相比太小 可以忽略 而對于一些實際物體 如帶電小球 液滴 金屬塊等 一般應考慮其重力 2 在題目中明確說明的按說明要求是否考慮重力 3 不能直接判斷是否考慮重力的 在進行受力分析與運動分析時 要由分析結果確定是否考慮重力 02突破三個考向 典例1 2012 課標 25 如圖所示 一半徑為r的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面 紙面 在柱形區(qū)域內加一方向垂直于紙面的勻強磁場 一質量為m 電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點射入柱形區(qū)域 在圓上的b點離開該區(qū)域 離開時速度方向與直線垂直 圓心o到直線的距離為3r 5 現(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強電場 同一粒子以同樣速度沿直線在a點射入柱形區(qū)域 也在b點離開該區(qū)域 若磁感應強度大小為b 不計重力 求電場強度的大小 審題導析1 分析電荷運動軌跡的特點 求出電荷運動半徑 2 明確此過程電荷的運動類型 應用對應規(guī)律列方程 結合第一個過程的規(guī)律解答問題 o 02突破三個考向 02突破三個考向 借題發(fā)揮 1 電偏轉 和 磁偏轉 的比較 2 求解帶電粒子在分離復合場中運動問題的分析方法 1 正確受力分析 除重力 彈力 摩擦力外要特別注意靜電力和磁場力的分析 2 確定帶電粒子的運動狀態(tài) 注意運動情況和受力情況的結合 3 對于粒子連續(xù)通過幾個不同區(qū)域 不同種類的場時 要分階段進行處理 4 畫出粒子運動軌跡 靈活選擇不同的運動規(guī)律 02突破三個考向 3 帶電粒子在分離復合場中運動問題的求解方法 02突破三個考向 特別注意 1 多過程現(xiàn)象中的 子過程 與 子過程 的銜接點 如一定要把握 銜接點 處速度的連續(xù)性 2 圓周與圓周運動的銜接點一要注意在 銜接點 處兩圓有公切線 它們的半徑重合 02突破三個考向 變式跟蹤1 如圖示 xoy為空間直角坐標系 pq與y軸正方向成 30 角 在第四象限和第一象限的xoq區(qū)域存在磁感應強度為b的勻強磁場 在poy區(qū)域存在足夠大的勻強電場 電場方向與pq平行 一個帶電荷量為 q 質量為m的帶電粒子從 y軸上的a 0 l 點 平行于x軸方向射入勻強磁場 離開磁場時速度方向恰與pq垂直 粒子在勻強電場中經(jīng)時間t后再次經(jīng)過x軸 粒子重力忽略不計 求 1 從粒子開始進入磁場到剛進入電場的時間t 2 勻強電場的電場強度e的大小 注意分析整個過程中 電荷在各區(qū)域的受力情況 運動規(guī)律及空間的幾何關系 02突破三個考向 02突破三個考向 典例2 如圖所示的平行板之間 存在著相互垂直的勻強磁場和勻強電場 磁場的磁感應強度b1 0 20t 方向垂直紙面向里 電場強度e1 1 0 105v m pq為板間中線 緊靠平行板右側邊緣xoy坐標系的第一象限內 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 5 0 105v m 在x軸上固定一水平的熒光屏 一束帶電荷量q 8 0 10 19c 質量m 8 0 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 1 離子在平行板間運動的速度大小 2 離子打到熒光屏上的位置c的坐標 3 現(xiàn)只改變aoy區(qū)域內磁場的磁感應強度大小 使離子都不能打到x軸上 磁感應強度大小b2 應滿足什么條件 注意挖掘帶電粒子整個運動過程中包含的隱含條件 02突破三個考向 審題流程 正離子 正離子不受重力作用在b1 e1區(qū)受力平衡在b2區(qū)只受洛倫茲力在e2區(qū)只受電場力 過程一 勻速直線運動過程二 勻速圓周運動過程三 類平拋運動 平衡條件qe1 qvb1牛頓第二定律qvb mv2 r平拋運動規(guī)律 受力分析 過程分析 畫軌跡 選規(guī)律求解 確定研究對象 運動建模 第 2 問確定速度方向第 3 問確定最大半徑 e1q b1qv v e2q 02突破三個考向 1 帶電 體 粒子在復合場中的運動問題求解要點1 受力分析是基礎 在受力分析時是否考慮重力必須注意題目條件 2 運動過程分析是關鍵 在運動過程分析中應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合適的物理規(guī)律列方程求解 02突破三個考向 借題發(fā)揮 2 帶電粒子在復合場中運動的分析方法 02突破三個考向 變式跟蹤2 2012 重慶理綜 24 有人設計了一種帶電顆粒的速率分選裝置 其原理如圖所示 兩帶電金屬板間有勻強電場 方向豎直向上 其中pqnm矩形區(qū)域內還有方向垂直紙面向外的勻強磁場 一束比荷 電荷量與質量之比 均為1 k的帶正電顆粒 以不同的速率沿著磁場區(qū)域的水平中心線o o進入兩金屬板之間 其中速率為v0的顆粒剛好從q點處離開磁場 然后做勻速直線運動到達收集板 重力加速度為g pq 3d nq 2d 收集板與nq的距離為l 不計顆粒間相互作用 求 1 電場強度e的大小 2 磁感應強度b的大小 3 速率為 v0 1 的顆粒打在收集板上的位置到o點的距離 注意挖掘帶電粒子運動過程中隱含的關鍵解題條件 02突破三個考向 02突破三個考向 典例3 如圖甲所示 在xoy平面內加有空間分布均勻 大小隨時間周期性變化的電場和磁場 變化規(guī)律如圖乙所示 規(guī)定豎直向上為電場強度的正方向 垂直紙面向里為磁感應強度的正方向 在t 0時刻 質量為m 電荷量為q的帶正電粒子自坐標原點o處以v0 2 m s的速度沿x軸正向水平射入 已知電場強度e0 2m q 磁感應強度b0 2m q 不計粒子重力 求 1 t s時粒子速度的大小和方向 2 s 2 s內 粒子在磁場中做圓周運動的半徑 3 畫出0 4 s內粒子的運動軌跡示意圖 要求 體現(xiàn)粒子的運動特點 注意題中關鍵條件的理解與分析 審題視點 02突破三個考向 一讀題 1 由圖乙可知 在xoy平面內存在電場時 不存在磁場 存在磁場時 不存在電場 且電場和磁場的變化周期相同 2 帶電粒子在電場中做類平拋運動 v0 二畫圖畫出帶電粒子在交變場中的運動軌跡如右圖演示所示 0 s 電荷做類平拋運動 s s 電荷做完整圓周運動2 s 3 s 電荷做類拋體運動3 s 4 s f 注意 選擇什么物理規(guī)律來表達各個運動過程 02突破三個考向 02突破三個考向 借題發(fā)揮 帶電粒子在交變復合場中的運動將是今后高考命題的熱點 往往綜合考查牛頓運動定律 功能關系 圓周運動的規(guī)律等 帶電粒子在交變復合場中的運動問題的基本思路 特別提醒若交變電壓的變化周期遠大于粒子穿越電場的時間 則在粒子穿越電場過程中 電場可看作粒子剛進入電場時刻的勻強電場 02突破三個考向 注意判定帶電小球在不同時間段的受力情況及對應的運動過程 02突破三個考向 命題專家評述考情分析2012年的全國各地的高考卷中對帶電粒子在復合場中的運動的考查有7處 是高考的高頻考點 高考題型 選擇題或計算題 計算題的機率大于選擇題 高考預測預計在2014年高考中以生活 科技材料為背景 考查帶電粒子在復合場中運動的受力和畫偏轉圖以及用數(shù)學知識解決物理問題的綜合應用等為主 03聚焦一個熱點 閱卷老師叮嚀易失分點帶電粒子在復合場中運動問題容易出現(xiàn)以下錯誤 1 忽略帶電粒子的重力 對于微觀粒子如 質子 離子等 不考慮重力 液滴 塵埃 小球等宏觀帶電粒子常常考慮重力 2 在疊加場中沒有認識到洛倫茲力隨速度大小和方向的變化而變化 從而不能正確地判斷粒子的運動性質 3 不能建立完整的運動圖景 畫出粒子的運動軌跡 4 不能正確地選擇相應的公式列方程 如運動的分解 勻速圓周運動 功能關系等 03聚焦一個熱點 應對策略帶電