重慶市萬州區(qū)龍寶中學(xué)高考物理總復(fù)習(xí) 第8章 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

第3講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 聚焦一個(gè)熱點(diǎn) 抓住三個(gè)考點(diǎn) 備選視頻展臺(tái) 突破三個(gè)考向 1 復(fù)合場(chǎng)2 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分類3 電場(chǎng)磁場(chǎng)同區(qū)域應(yīng)用實(shí)例 1 帶電粒子在分離復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2 帶電粒子在疊加復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3 帶電粒子在交變復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 命題熱點(diǎn)12帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 命題專家評(píng)述2 閱卷老師叮嚀3 典例預(yù)測(cè) 第八章磁場(chǎng)備選多媒體展臺(tái)1 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng) 奧斯特實(shí)驗(yàn)2 地磁場(chǎng)分布3 通電螺線管的磁場(chǎng)4 探究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力與i和l的關(guān)系5 安培分子電流假說6 質(zhì)譜儀原理7 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 等離子體磁流體發(fā)電機(jī) 01抓住三個(gè)考點(diǎn) 思維驅(qū)動(dòng) 如圖所示 一帶電小球在一正交電場(chǎng) 磁場(chǎng)區(qū)域里做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 電場(chǎng)方向豎直向下 磁場(chǎng)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(fù)電c 小球的繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針d 改變小球的速度大小 小球?qū)⒉蛔鰣A周運(yùn)動(dòng) 解析由于小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 有qe mg 電場(chǎng)力方向豎直向上 所以小球一定帶負(fù)電 故a錯(cuò) b正確 洛倫茲力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 由左手定則可判定小球繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針 故c正確 改變小球速度大小 小球仍做圓周運(yùn)動(dòng) d錯(cuò)誤 答案bc mg qe qvb 01抓住三個(gè)考點(diǎn) 知識(shí)存盤 復(fù)合場(chǎng)是指電場(chǎng) 和重力場(chǎng)并存 或其中某兩場(chǎng)并存 或分區(qū)域存在 從場(chǎng)的復(fù)合形式上一般可分為如下四種情況 相鄰場(chǎng) 重疊場(chǎng) 交替場(chǎng) 交變場(chǎng) 磁場(chǎng) 思維驅(qū)動(dòng) 01抓住三個(gè)考點(diǎn) 2012 龍巖檢測(cè) 如圖所示 空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) 電場(chǎng)的方向豎直向下 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 一帶電油滴p恰好處于靜止?fàn)顟B(tài) 則下列說法正確的是 a 若僅撤去磁場(chǎng) p可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)b 若僅撤去電場(chǎng) p可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)c 若給p一初速度 p不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)d 若給p一初速度 p可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析p處于靜止?fàn)顟B(tài) 帶負(fù)電荷 mg qe 若僅撤去磁場(chǎng) p仍靜止 a錯(cuò) 僅撤去電場(chǎng) p向下加速 同時(shí)受到洛倫茲力 將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) b錯(cuò) 給p一初速度 垂直磁場(chǎng)方向 因mg qe p只受洛倫茲力作用 將做勻速圓周運(yùn)動(dòng) c錯(cuò) d對(duì) 答案d mg qe 01抓住三個(gè)考點(diǎn) 1 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí) 將處于 狀態(tài)或做 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力大小 方向 時(shí) 帶電粒子在洛倫茲力的作用下 在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做 運(yùn)動(dòng) 3 較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)當(dāng)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(yùn)動(dòng) 這時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧 也不是拋物線 4 分階段運(yùn)動(dòng)帶電粒子可能依次通過幾個(gè)情況不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域 其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域發(fā)生變化 其運(yùn)動(dòng)過程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成 知識(shí)存盤 靜止 勻速直線運(yùn)動(dòng) 相等 相反 勻速圓周 非勻 01抓住三個(gè)考點(diǎn) 思維驅(qū)動(dòng) 2012 海南單科 2 如圖所示 在兩水平極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) 電場(chǎng)方向豎直向下 磁場(chǎng)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(jì)重力 下列四個(gè)物理量中哪一個(gè)改變時(shí) 粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)改變 a 粒子速度的大小b 粒子所帶的電荷量c 電場(chǎng)強(qiáng)度d 磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)粒子所帶的電荷量改變時(shí) 粒子所受的合力仍為0 運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)改變 故b項(xiàng)正確 答案b 01抓住三個(gè)考點(diǎn) 知識(shí)存盤 01抓住三個(gè)考點(diǎn) 溫馨提示 復(fù)合場(chǎng)中重力是否考慮的三種情況 1 對(duì)于微觀粒子 如電子 質(zhì)子 離子等 因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小 可以忽略 而對(duì)于一些實(shí)際物體 如帶電小球 液滴 金屬塊等 一般應(yīng)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(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí) 要由分析結(jié)果確定是否考慮重力 02突破三個(gè)考向 典例1 2012 課標(biāo) 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(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一質(zhì)量為m 電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點(diǎn)射入柱形區(qū)域 在圓上的b點(diǎn)離開該區(qū)域 離開時(shí)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(chǎng)換為平行于紙面且垂直于直線的勻強(qiáng)電場(chǎng) 同一粒子以同樣速度沿直線在a點(diǎn)射入柱形區(qū)域 也在b點(diǎn)離開該區(qū)域 若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b 不計(jì)重力 求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 審題導(dǎo)析1 分析電荷運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn) 求出電荷運(yùn)動(dòng)半徑 2 明確此過程電荷的運(yùn)動(dòng)類型 應(yīng)用對(duì)應(yīng)規(guī)律列方程 結(jié)合第一個(gè)過程的規(guī)律解答問題 o 02突破三個(gè)考向 02突破三個(gè)考向 借題發(fā)揮 1 電偏轉(zhuǎn) 和 磁偏轉(zhuǎn) 的比較 2 求解帶電粒子在分離復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(chǎng)力的分析 2 確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合 3 對(duì)于粒子連續(xù)通過幾個(gè)不同區(qū)域 不同種類的場(chǎng)時(shí) 要分階段進(jìn)行處理 4 畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡 靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 02突破三個(gè)考向 3 帶電粒子在分離復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的求解方法 02突破三個(gè)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(diǎn) 如一定要把握 銜接點(diǎn) 處速度的連續(xù)性 2 圓周與圓周運(yùn)動(dòng)的銜接點(diǎn)一要注意在 銜接點(diǎn) 處兩圓有公切線 它們的半徑重合 02突破三個(gè)考向 變式跟蹤1 如圖示 xoy為空間直角坐標(biāo)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(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 在poy區(qū)域存在足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)方向與pq平行 一個(gè)帶電荷量為 q 質(zhì)量為m的帶電粒子從 y軸上的a 0 l 點(diǎn) 平行于x軸方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向恰與pq垂直 粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中經(jīng)時(shí)間t后再次經(jīng)過x軸 粒子重力忽略不計(jì) 求 1 從粒子開始進(jìn)入磁場(chǎng)到剛進(jìn)入電場(chǎng)的時(shí)間t 2 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度e的大小 注意分析整個(gè)過程中 電荷在各區(qū)域的受力情況 運(yùn)動(dòng)規(guī)律及空間的幾何關(guān)系 02突破三個(gè)考向 02突破三個(gè)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(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng) 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b1 0 20t 方向垂直紙面向里 電場(chǎng)強(qiáng)度e1 1 0 105v m pq為板間中線 緊靠平行板右側(cè)邊緣xoy坐標(biāo)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(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度b2 0 25t 邊界線的下方有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)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(zhì)量m 8 0 10 26kg的正離子從p點(diǎn)射入平行板間 沿中線pq做直線運(yùn)動(dòng) 穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為 0 0 4m 的q點(diǎn)垂直y軸射入磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)的速度大小 2 離子打到熒光屏上的位置c的坐標(biāo) 3 現(xiàn)只改變aoy區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 使離子都不能打到x軸上 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b2 應(yīng)滿足什么條件 注意挖掘帶電粒子整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中包含的隱含條件 02突破三個(gè)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(chǎng)力 過程一 勻速直線運(yùn)動(dòng)過程二 勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程三 類平拋運(yùn)動(dòng) 平衡條件qe1 qvb1牛頓第二定律qvb mv2 r平拋運(yùn)動(dòng)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(duì)象 運(yùn)動(dòng)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(gè)考向 1 帶電 體 粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題求解要點(diǎn)1 受力分析是基礎(chǔ) 在受力分析時(shí)是否考慮重力必須注意題目條件 2 運(yùn)動(dòng)過程分析是關(guān)鍵 在運(yùn)動(dòng)過程分析中應(yīng)注意物體做直線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)及圓周運(yùn)動(dòng) 類平拋運(yùn)動(dòng)的條件 3 構(gòu)建物理模型是難點(diǎn) 根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)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(gè)考向 借題發(fā)揮 2 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法 02突破三個(gè)考向 變式跟蹤2 2012 重慶理綜 24 有人設(shè)計(jì)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(qiáng)電場(chǎng) 方向豎直向上 其中pqnm矩形區(qū)域內(nèi)還有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一束比荷 電荷量與質(zhì)量之比 均為1 k的帶正電顆粒 以不同的速率沿著磁場(chǎng)區(qū)域的水平中心線o o進(jìn)入兩金屬板之間 其中速率為v0的顆粒剛好從q點(diǎn)處離開磁場(chǎng) 然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)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(jì)顆粒間相互作用 求 1 電場(chǎng)強(qiáng)度e的大小 2 磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)的距離 注意挖掘帶電粒子運(yùn)動(dòng)過程中隱含的關(guān)鍵解題條件 02突破三個(gè)考向 02突破三個(gè)考向 典例3 如圖甲所示 在xoy平面內(nèi)加有空間分布均勻 大小隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng) 變化規(guī)律如圖乙所示 規(guī)定豎直向上為電場(chǎng)強(qiáng)度的正方向 垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向 在t 0時(shí)刻 質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電粒子自坐標(biāo)原點(diǎn)o處以v0 2 m s的速度沿x軸正向水平射入 已知電場(chǎng)強(qiáng)度e0 2m q 磁感應(yīng)強(qiáng)度b0 2m q 不計(jì)粒子重力 求 1 t s時(shí)粒子速度的大小和方向 2 s 2 s內(nèi) 粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 3 畫出0 4 s內(nèi)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖 要求 體現(xiàn)粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 注意題中關(guān)鍵條件的理解與分析 審題視點(diǎn) 02突破三個(gè)考向 一讀題 1 由圖乙可知 在xoy平面內(nèi)存在電場(chǎng)時(shí) 不存在磁場(chǎng) 存在磁場(chǎng)時(shí) 不存在電場(chǎng) 且電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化周期相同 2 帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng) v0 二畫圖畫出帶電粒子在交變場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖演示所示 0 s 電荷做類平拋運(yùn)動(dòng) s s 電荷做完整圓周運(yùn)動(dòng)2 s 3 s 電荷做類拋體運(yùn)動(dòng)3 s 4 s f 注意 選擇什么物理規(guī)律來表達(dá)各個(gè)運(yùn)動(dòng)過程 02突破三個(gè)考向 02突破三個(gè)考向 借題發(fā)揮 帶電粒子在交變復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)將是今后高考命題的熱點(diǎn) 往往綜合考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律 功能關(guān)系 圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律等 帶電粒子在交變復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題的基本思路 特別提醒若交變電壓的變化周期遠(yuǎn)大于粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間 則在粒子穿越電場(chǎng)過程中 電場(chǎng)可看作粒子剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)刻的勻強(qiáng)電場(chǎng) 02突破三個(gè)考向 注意判定帶電小球在不同時(shí)間段的受力情況及對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過程 02突破三個(gè)考向 命題專家評(píng)述考情分析2012年的全國(guó)各地的高考卷中對(duì)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的考查有7處 是高考的高頻考點(diǎn) 高考題型 選擇題或計(jì)算題 計(jì)算題的機(jī)率大于選擇題 高考預(yù)測(cè)預(yù)計(jì)在2014年高考中以生活 科技材料為背景 考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的受力和畫偏轉(zhuǎn)圖以及用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的綜合應(yīng)用等為主 03聚焦一個(gè)熱點(diǎn) 閱卷老師叮嚀易失分點(diǎn)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題容易出現(xiàn)以下錯(cuò)誤 1 忽略帶電粒子的重力 對(duì)于微觀粒子如 質(zhì)子 離子等 不考慮重力 液滴 塵埃 小球等宏觀帶電粒子常?？紤]重力 2 在疊加場(chǎng)中沒有認(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng)性質(zhì) 3 不能建立完整的運(yùn)動(dòng)圖景 畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 4 不能正確地選擇相應(yīng)的公式列方程 如運(yùn)動(dòng)的分解 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 功能關(guān)系等 03聚焦一個(gè)熱點(diǎn) 應(yīng)對(duì)策略帶電