高中物理帶電粒子的運(yùn)動(dòng)專題復(fù)習(xí)

1、帶電粒子的運(yùn)動(dòng)專題復(fù)習(xí)一、專題分析：本專題綜合起來講就三個(gè)方面的問題：帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在復(fù)合場（或組合場）中的運(yùn)動(dòng)。幾乎成為歷年高考的必考內(nèi)容，且多以多過程的綜合計(jì) 算題為主，分值較高，能夠突出高考的命題要求，即以能力測試為主導(dǎo)，考查學(xué)生對(duì)所學(xué)相關(guān)課程 基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的掌握程度和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問題的能力；涉及的實(shí)際應(yīng)用問題較多，如示波器、質(zhì)譜儀、速度選擇器、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)等。無論粒子是 在簡單情景中運(yùn)動(dòng)還是在復(fù)雜情景中運(yùn)動(dòng)，都是把場的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān) 系、動(dòng)量守恒定律有機(jī)地聯(lián)系在一起，因而綜合性較

2、強(qiáng)，能力要求較高。二、高考考情分析及命題趨勢(shì)：近幾年高考中連續(xù)考查帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動(dòng)：2004年帶電粒子在電磁場中運(yùn)動(dòng)，2005年恒定電流與帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)相結(jié)合，2006年帶電小球在電場中來回反復(fù)運(yùn)動(dòng)，2007年帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)結(jié)合臨界問題，2008年帶電粒子在磁場和電場的組合場中運(yùn)動(dòng)的問題。專題問題中所涉及的情景有很多相似之處，高考命題只是從不同的角度、不同的條件或者不斷變化題設(shè)的情景切入，甚至是陳題翻新，連續(xù)幾年雖然每年都在考，但還是針對(duì)不同的方面，我想09年高考計(jì)算題仍然會(huì)延續(xù)這種思路，有以下可能性帶電粒子在周期性變化的電場或者磁場中的 運(yùn)動(dòng)是近幾年高考中不曾涉及的

3、，但這類問題的綜合程度高，很容易和生活生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)聯(lián)系起 來，通過這類問題可以考查考生分析綜合能力以及利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。三、我們的打算：二輪復(fù)習(xí)中，由于這一專題在高考中地位非常重要特別是要想考好大學(xué)的學(xué)生，所以在復(fù)習(xí)中我們將做好以下工作。1、加強(qiáng)學(xué)生對(duì)這一專題思想認(rèn)識(shí)：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這一專題連續(xù)幾年都在考，而且所占分值還 是非常高的，幾乎占到了六分之一。要想理綜考好這一專題起到了決定性的作用，讓學(xué)生 自己意識(shí)到我一定要把這一個(gè)專題攻克的地步，學(xué)生就會(huì)有意識(shí)的去發(fā)現(xiàn)、去尋找自己在 這一個(gè)方面還有哪些問題。2、老師通過訓(xùn)練題幫助學(xué)生提高閱讀分析題意的能力，采用排查的方法對(duì)問題較大的題

4、型進(jìn) 行反復(fù)加強(qiáng)訓(xùn)練同時(shí)始終注意書寫的規(guī)范性和易錯(cuò)點(diǎn)：如：(1) .在解決帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，正確分析帶電粒子的受力情況及運(yùn)動(dòng)特征是解題的前提，靈活選用力學(xué)規(guī)律是解題的關(guān)鍵。解決這類題時(shí)一定要注意臨界條件的挖掘：如“恰好”、“最大”、“最多”、“至少”等關(guān)鍵詞，往往是解題的突破口。(2)在加速電場中求帶電粒子的速度運(yùn)用動(dòng)能定理qAU=A Ek時(shí)要注意AU是指入射點(diǎn)和出射點(diǎn)之間的電勢(shì)差，而不一定就是兩極板間的電勢(shì)差；(3)在偏轉(zhuǎn)電場中求帶電粒子的側(cè)移時(shí)要注意數(shù)學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用，不少同學(xué)在運(yùn)用相似三角形 求解往往將對(duì)應(yīng)邊寫錯(cuò)。.在解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，找圓心、畫軌跡

5、、求半徑通常是解題的 “三步曲”。帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)的極值問題是難點(diǎn)問題，一般解決問題的辦法是利用“參考 圓”結(jié)合幾何知識(shí)找出恰好射出磁場的臨界條件。確定圓心的幾種方法：“相交法”“中垂線法”“截取法” “補(bǔ)點(diǎn)法” “判斷法”3、在訓(xùn)練中讓學(xué)生明確這一專題總結(jié)起來也就有如下幾種情況，每一種情況的問題該采用什么樣 的方法做，達(dá)到一個(gè)較好的熟練程度一、帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)問題方法：(1)牢牢抓住帶電粒子作直線運(yùn)動(dòng)的條件(2)利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和平衡條件建立方程(06 全國 I 20 分)有個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi)，放入了許多用錫箔紙揉成的小球，當(dāng)上下板間加上電壓后，小球就上下不

6、停地跳動(dòng)。現(xiàn)取以下簡化模型進(jìn)行定量研究。如圖所示，電容量為 C的平行板電容器的極板 A和B水平放置，相距為 d,與電動(dòng)勢(shì)為s、內(nèi) 阻可不計(jì)的電源相連。設(shè)兩板之間只有一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球，小球可視為質(zhì)點(diǎn)。已知：若小球與極板發(fā)生碰撞，則碰撞后小球的速度立即變?yōu)榱?，帶電狀態(tài)也立即改變，改變后，小球所帶電 荷符號(hào)與該極板相同，電量為極板電量的a倍(”mgd其中q =aQ又有Q=C81由式得;mgd :C(2)當(dāng)小球帶正電時(shí)，小球所受電場力與重力方向相同，向下做加速運(yùn)動(dòng)。 ti表示從A板到B板所用的時(shí)間，則有a1表本其加速度,q +mg =ma1d,1,2d = a1tl 2當(dāng)小球帶負(fù)電時(shí)，小球所受電

7、場力與重力方向相反，向上做加速運(yùn)動(dòng)。以 從B板到A板所用的時(shí)間，則有a2表布其加速度，t2表不q - - mg = ma2d,12d = a2t22小球往返一次共用的時(shí)間為(t1 + t2),故小球在T時(shí)間內(nèi)往返的次數(shù)Tn 二2由以上有關(guān)各式得Tn 二2md22md2:C 2 mgd t : C 2 - mgd小球往返一次通過電源的電量為，在 T時(shí)間內(nèi)通過電源的總電量Q=2qn (11)由(11)式可得Q=2 d2 T2md2md2:二 C ；2 mgd J C ；2 - mgd二、帶電粒子的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題 方法：（1）受力分析弄清向心力的來源（2）確定圓心畫出軌跡確定物理過程25. （20

8、分）如圖所示，在坐標(biāo)系 Oxy的第一象限中存在沿 y軸正方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E。MXKMM1CXKXXXX.在其它象限中存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里。A是y軸上的一點(diǎn)，它到坐標(biāo)原點(diǎn) O的距離為h; C是x軸上 的一點(diǎn)，到O的距離為1。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電 的粒子以某一初速度沿 x軸方向從A點(diǎn)進(jìn)入電場區(qū)域，繼而 通過C點(diǎn)進(jìn)入磁場區(qū)域，并再次通過 A點(diǎn)。此時(shí)速度方向與 y軸正方向成銳角。不計(jì)重力作用。試求：粒子經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小Bo22v =、qE4h 1riMMXXKXKX賽*Xxv2mh出8=型蛆（提示：如圖所示，設(shè)軌跡圓半徑為 R,圓 h2

9、l2 I q2h心為P,設(shè)C點(diǎn)速度與x軸成“，PA與y軸成3 ,則tana =，Rcos 3 =Rcos a +h , Rsin 3 =l-Rsin a。 由以上三式得,2, 2h l 22. m v一一一一R=V4h +l ，再由R= 和v的表達(dá)式得最后結(jié)果。）2hlBq難三、帶電粒子的類平拋運(yùn)動(dòng)或一般曲線運(yùn)動(dòng) 方法：（1）運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法分析運(yùn)動(dòng)情況（2）用能量的觀點(diǎn)建立方程求解21. （2004年北京）靜電透鏡是利用靜電場使電子束會(huì)聚或發(fā)散的一種裝置，其中某部分靜電場的分布如下圖所示。虛線表示這個(gè)靜電場在xOy平面內(nèi)的一簇等勢(shì)線，等勢(shì)線形狀相對(duì)于Ox軸、Oy軸對(duì)稱。等勢(shì)線的電勢(shì)沿

10、x軸正向增加，且相鄰兩等勢(shì)線的電勢(shì)差相等。一個(gè)電子經(jīng)過 P點(diǎn)（其橫 坐標(biāo)為x。）時(shí)，速度與 Ox軸平行。適當(dāng)控制實(shí)驗(yàn)條件，使該電子通過電場區(qū)域時(shí)僅在Ox軸上方運(yùn)動(dòng)。在通過電場區(qū)域過程中，該電子沿y方向的分速度 vy隨位置坐標(biāo)x變化的示意圖是（D ）四、有界場中的臨界問題和跨區(qū)域問題25. （2008 全國卷 I） （22 分）方法：（1）分析物理過程是解決問題的前提（2）認(rèn)真處理物理過程間的銜接點(diǎn)（3）畫出臨界軌跡非常必要?jiǎng)驈?qiáng)25. （2007全國卷I ） （22分）兩平面熒光屏互相垂直放置，在兩屏內(nèi)分別取垂直于兩屏交線的直 線為x軸和y軸，交點(diǎn)O為原點(diǎn)，如圖所示。在 y0, 0 x0, xa

11、的區(qū)域由垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，兩區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B。在O點(diǎn)處有一小孔，一束質(zhì)量為m、帶電量為q （q0） y . TOC o 1-5 h z u 箕 / 口 ,的粒子沿x軸經(jīng)小孔射入磁場，最后打在豎直和水平熒光屏XJ上，使熒光屏發(fā)亮。入射粒子的速度可取從零到某一最大值RMK ；之間的各種數(shù)值。已知速度最大的粒子在0 xa的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 2 : 5,在磁場X*/中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為 7T/12,其中T為該粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中作圓周運(yùn)動(dòng)的周期。試求兩個(gè)熒光屏上亮線的一 ”一范圍（不計(jì)重力的影響）。O ay軸范圍：0-2a; x軸范圍：2a-2 1+ a 難3 J五

12、、聯(lián)系實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用問題 方法：（1）示波器、質(zhì)譜儀、速度選擇器、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)等（2）結(jié)合具體問題，建立物理模型求解25. (2008重慶卷)(20分)題25題為一種質(zhì)譜儀工作原理示意圖.在以O(shè)為圓心，OH為對(duì)稱軸，夾角為2 ”的扇形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場.對(duì)稱于OH軸的C和D分別是離子發(fā)射點(diǎn)和收集點(diǎn).CM垂直磁場左邊界于 M,且OM=d.現(xiàn)有一正離子束以小發(fā)散角(紙面內(nèi))從 C射 出，這些離子在 CM方向上的分速度均為 vo.若該離子束中比荷為 9的離子都能匯聚到 D,試求： m(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向(提示：可考慮沿 CM方向運(yùn)動(dòng)的離子為研究對(duì)象) (2)離子沿與CM成0角的直線CN進(jìn)入磁場，其軌道半徑和在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間; (3)線段CM的長度.25.解:(1)2mV。R設(shè)沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R_ . 1R qv0B =2R=d得 B=m0 qd磁場方向垂直紙面向外設(shè)沿CN運(yùn)動(dòng)的離子速度大小為 v,在磁場中的軌道半徑為 R,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t由vcos 0 =V0得 v= -v0- cos-R =mv qB_ d cos -方法一：設(shè)弧長為 sst= 一 vS=2（。+ a ）X R2（9