高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第4講 電學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng)課件

第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng) 知識(shí)必備 1 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 1 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí) 受到恒定的與初速度方向成90 角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 類平拋運(yùn)動(dòng) 如果電場(chǎng)力的方向與速度方向不共線 粒子將做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 2 分析處理方法 用類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法分解運(yùn)動(dòng) 沿初速度方向 做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng) 沿電場(chǎng)力方向 做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 2 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 備考策略 1 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 一般是類平拋運(yùn)動(dòng) 要應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法求解 借助畫出的運(yùn)動(dòng)示意圖尋找?guī)缀侮P(guān)系或題目中的隱含關(guān)系 2 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 解答時(shí)要從受力分析和運(yùn)動(dòng)分析入手 根據(jù)洛倫茲力產(chǎn)生的條件 大小的計(jì)算 方向的判定 永不做功等特點(diǎn)以及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律列式 并善于運(yùn)用幾何關(guān)系來解題 帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng) 真題示例1 2016 全國(guó)卷 15 如圖1 P是固定的點(diǎn)電荷 虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓 帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi) a b c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn) 若Q僅受P的電場(chǎng)力作用 其在a b c點(diǎn)的加速度大小分別為aa ab ac 速度大小分別為va vb vc 則 圖1 A aa ab ac va vc vbB aa ab ac vb vc vaC ab ac aa vb vc vaD ab ac aa va vc vb 答案D 真題示例2 2017 全國(guó)卷 25 如圖2 兩水平面 虛線 之間的距離為H 其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng) 自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為m 電荷量分別為q和 q q 0 的帶電小球M N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出 小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域 并從該區(qū)域的下邊界離開 已知N離開電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下 M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng) 剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能的1 5倍 不計(jì)空氣阻力 重力加速度大小為g 求 圖2 1 M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比 2 A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度 3 該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 真題感悟1 高考考查特點(diǎn) 高考對(duì)本考點(diǎn)的考查重在應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和動(dòng)能定理分析計(jì)算帶電粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過程中的受力 做功及能量變化 2 常見誤區(qū)及臨考提醒 1 電場(chǎng)線 等勢(shì)面與運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合點(diǎn)及題目中力的方向判斷 2 帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 注意運(yùn)動(dòng)合成與分解方法的應(yīng)用 且能夠運(yùn)用幾何圖形 函數(shù)圖象解決物理問題 2017年全國(guó)卷 第25題第 1 問使用速度 時(shí)間圖象就可以在一分鐘內(nèi)解題 1 2017 廣西三校聯(lián)考 如圖3所示 在豎直方向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 從傾角為 的斜面上的M點(diǎn)水平拋出一個(gè)帶負(fù)電小球 小球的初速度為v0 最后小球落在斜面上的N點(diǎn) 在已知 v0和小球所受的電場(chǎng)力大小F及重力加速度g的條件下 不計(jì)空氣阻力 則下列的判斷正確的是 圖3 A 由圖可知小球所受的重力大小一定大于電場(chǎng)力B 可求出小球落到N點(diǎn)時(shí)重力的功率C 可求出小球落到N點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向D 可求出小球從M點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中電勢(shì)能的變化量 答案C 2 2017 青海省西寧市四校高三上學(xué)期聯(lián)考 如圖4所示 第一象限中有沿x軸的正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) 第二象限中有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) 兩電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等 一個(gè)質(zhì)量為m 電荷量為q的帶電質(zhì)點(diǎn)以初速度v0從x軸上P L 0 點(diǎn)射入第二象限 已知帶電質(zhì)點(diǎn)在第一和第二象限中都做直線運(yùn)動(dòng) 并且能夠連續(xù)兩次通過y軸上的同一個(gè)點(diǎn)Q 未畫出 重力加速度g為已知量 求 圖4 1 初速度v0與x軸正方向的夾角 2 P Q兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UPQ 3 帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間 3 2017 山西臨汾校級(jí)二模 如圖5甲所示 兩平行金屬板MN PQ的板長(zhǎng)和板間距離相等 板間存在如圖乙所示的隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng) 電場(chǎng)方向與兩板垂直 在t 0時(shí)刻 一不計(jì)重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng) 粒子射入電場(chǎng)時(shí)的速度為v0 t T時(shí)刻粒子剛好沿MN板右邊緣射出電場(chǎng) 則 圖5 解析粒子射入電場(chǎng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 在豎直方向上前半個(gè)周期內(nèi)先做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 在后半個(gè)周期內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 一個(gè)周期末豎直方向上的分速度為零 可知粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向一定沿垂直電場(chǎng)方 答案A 歸納總結(jié) 1 帶電體一般要考慮重力 而且電場(chǎng)力對(duì)帶電體做功的特點(diǎn)與重力相同 即都與路徑無關(guān) 2 帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng) 主要是類平拋運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng) 的分析方法與力學(xué)中的方法相同 只是對(duì)電場(chǎng)力的分析要更謹(jǐn)慎 帶電粒子在磁場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng) 真題示例1 2017 全國(guó)卷 18 如圖6 虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn) 大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn) 在紙面內(nèi)沿不同的方向射入磁場(chǎng) 若粒子射入速率為v1 這些粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上 若粒子射入速率為v2 相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上 不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用 則v2 v1為 圖6 甲乙 答案C 真題示例2 2017 全國(guó)卷 24 如圖7 空間存在方向垂直于紙面 xOy平面 向里的磁場(chǎng) 在x 0區(qū)域 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0 x 0區(qū)域 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B0 常數(shù) 1 一質(zhì)量為m 電荷量為q q 0 的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場(chǎng) 此時(shí)開始計(jì)時(shí) 當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí) 求 不計(jì)重力 圖7 1 粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 2 粒子與O點(diǎn)間的距離 真題感悟1 高考考查特點(diǎn) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型是高考的熱點(diǎn)模型之一 在高考中 主要以選擇題形式考查帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡 半徑和時(shí)間等 甚至還可能會(huì)考查粒子運(yùn)動(dòng)的臨界問題和極值問題 見專題三 在處理相關(guān)問題時(shí) 除了運(yùn)用常規(guī)的解題思路 還應(yīng)側(cè)重運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析 2 常見誤區(qū)及臨考提醒 圖8 答案C 圖9 答案AC 3 多選 2017 山西質(zhì)檢 如圖10所示 分界線MN上 下兩側(cè)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1和B2 一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶電粒子 不計(jì)重力 從O點(diǎn)出發(fā) 以一定的初速度v0沿紙面內(nèi)垂直MN的方向向上射出 經(jīng)時(shí)間t又回到出發(fā)點(diǎn)O 形成了圖示的心形圖案 則 圖10 答案BD 歸納總結(jié) 1 解答有關(guān)運(yùn)動(dòng)電荷在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)