X3-1-8-3專題七帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動

選修3-1第八章磁場專題七帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動

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1.熱點(diǎn)題型一帶電粒子在組合場中的運(yùn)動問題2.熱點(diǎn)題型二帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動問題3.熱點(diǎn)題型三帶電粒子在交變復(fù)合場中的運(yùn)動熱點(diǎn)突破第八章

磁場備選多媒體展臺1.磁現(xiàn)象和磁場-奧斯特實(shí)驗(yàn)2.地磁場分布3.通電螺線管的磁場4.探究通電導(dǎo)線在磁場中受的力與I和L的關(guān)系5.安培分子電流假說6.質(zhì)譜儀原理7.磁場對運(yùn)動電荷的作用力-等離子體磁流體發(fā)電機(jī)熱點(diǎn)1

帶電粒子在組合場中的運(yùn)動問題疑點(diǎn)詮釋?題型特點(diǎn)

復(fù)習(xí)指導(dǎo)1.電場、磁場或重力場依次出現(xiàn)：空間上(或時(shí)間)上先后出現(xiàn),磁場或電場與無場區(qū)交替出現(xiàn)相組合的場等.2.運(yùn)動形式：勻速運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、類平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動等,涉及牛頓運(yùn)動定律、功能關(guān)系等知識的應(yīng)用.1.掌握帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的條件、運(yùn)動性質(zhì)，會應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律分析研究，掌握研究電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的方法，熟練處理類平拋運(yùn)動和圓周運(yùn)動．2.會按時(shí)間或空間的先后順序?qū)\(yùn)動進(jìn)行分析，分析運(yùn)動速度的前后關(guān)聯(lián)、空間距離關(guān)系、運(yùn)動時(shí)間等信息.典例剖【典例1】(2013·山東卷，23)如圖所示，在坐標(biāo)系xOy的第一、第三象限內(nèi)存在相同的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xOy平面向里;第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E.一帶電量為＋q、質(zhì)量為m的粒子,自y軸上的P點(diǎn)沿x軸正方向射入第四象限,經(jīng)x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限,隨即撤去電場,以后僅保留磁場.已知OP＝d，OQ＝2d.不計(jì)粒子重力.審題設(shè)疑(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度改變后,要再次經(jīng)過Q點(diǎn),粒子在第一象限、第二象限、第三象限內(nèi)做什么運(yùn)動？撤去電場后在第四象限內(nèi)做什么運(yùn)動？(2)粒子進(jìn)入磁場后做什么運(yùn)動?畫出粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡,由幾何關(guān)系,求粒子運(yùn)動半徑,然后再求B0.(1)帶電粒子在電場中做什么運(yùn)動？如何求粒子在Q點(diǎn)的速度大小和方向？vθv轉(zhuǎn)解析(1)求粒子過Q點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向.(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為一確定值B0，粒子將以垂直y軸的方向進(jìn)入第二象限,求B0.(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為另一確定值,經(jīng)過一段時(shí)間后粒子將再次經(jīng)過Q點(diǎn),且速度與第一次過Q點(diǎn)時(shí)相同,求該粒子相鄰兩次經(jīng)過Q點(diǎn)所用的時(shí)間.轉(zhuǎn)原題求解帶電粒子在組合復(fù)合場中運(yùn)動問題的分析方法規(guī)律方法-１(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(yùn)動狀態(tài),注意運(yùn)動情況和受力情況的結(jié)合.(3)對于粒子連續(xù)通過幾個(gè)不同區(qū)域、不同種類的場時(shí)，要分階段進(jìn)行處理．(4)畫出粒子運(yùn)動軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動規(guī)律．規(guī)律方法-２分析過程的兩個(gè)注意點(diǎn)即學(xué)即練請完成對應(yīng)本典例的“即學(xué)即練”(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．熱點(diǎn)2帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動問題疑點(diǎn)詮釋?題型特點(diǎn)：典型的力電綜合問題．在同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)有電場和磁場、電場和重力場或同時(shí)存在電場、磁場和重力場等稱為疊加場．解答時(shí)一般要從受力、運(yùn)動、功能的角度來分析．涉及力的種類多：含重力、電場力、磁場力、彈力、摩擦力等；包含的運(yùn)動種類多：含勻速直線運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、類平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動以及其他曲線運(yùn)動.綜合性強(qiáng)，數(shù)學(xué)能力要求高．復(fù)習(xí)指導(dǎo)：1.能夠正確對疊加場中的帶電粒子從受力、運(yùn)動、能量三個(gè)方面進(jìn)行分析.2.能夠合理選擇力學(xué)規(guī)律(牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)規(guī)律、動能定理、能量守恒定律等)對粒子的運(yùn)動進(jìn)行研究．【典例2】

如圖所示的平行板之間,存在著相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝0.20T,方向垂直紙面向里,電場強(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,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,電場強(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,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)動的速度大??；(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)動過程中包含的隱含條件.典例剖析審題流程轉(zhuǎn)

原題轉(zhuǎn)解析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(yùn)動過程二:勻速圓周運(yùn)動過程三:類平拋運(yùn)動平衡條件qE1=qvB1牛頓第二定律qvB=mv2/r平拋運(yùn)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(yùn)動建模第(2)問確定速度方向第(3)問確定最大半徑E1qB1qvvE2q轉(zhuǎn)

原題轉(zhuǎn)審題帶電體在復(fù)合場中運(yùn)動的歸類分析規(guī)律方法-1

(1)磁場力、重力并存①若G與F洛平衡帶電體做勻速直線運(yùn)動．②若G與F洛不平衡帶電體做復(fù)雜曲線運(yùn)動，機(jī)械能守恒.(2)電場力、磁場力并存(不計(jì)重力的微觀粒子)①若F電與F洛平衡帶電體做勻速直線運(yùn)動．②若F電與F洛不平衡電荷做復(fù)雜曲線運(yùn)動,用動能定理解答.(3)電場力、磁場力、重力并存①若三力平衡帶電體做勻速直線運(yùn)動．②若重力與電場力平衡,帶電體做勻速圓周運(yùn)動．③若合力不為零,帶電體可能做復(fù)雜的曲線運(yùn)動,可用能量守恒定律或動能定理求解.帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的分析方法

規(guī)律方法-2

即學(xué)即練請完成對應(yīng)本典例的“即學(xué)即練”熱點(diǎn)3帶電粒子在交變復(fù)合場中的運(yùn)動【典例3】

如圖甲所示,寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(nèi)(邊界為L1、L2),存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直方向上的周期性變化的電場(如圖乙所示),電場強(qiáng)度的大小為E0，E>0表示電場方向豎直向上.t＝0時(shí),一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點(diǎn)以水平速度v射入該區(qū)域,沿直線運(yùn)動到Q點(diǎn)后,做一次完整的圓周運(yùn)動,再沿直線運(yùn)動到右邊界上的N2點(diǎn).Q為線段N1N2的中點(diǎn),重力加速度為g.上述d、E0、m、v、g為已知量.(1)求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?2)求電場變化的周期T.(3)改變寬度d，使微粒仍能按上述運(yùn)動過程通過相應(yīng)寬度的區(qū)域，求T的最小值.注意分析帶電微粒在各段運(yùn)動過程中的受力情況與運(yùn)動規(guī)律.轉(zhuǎn)解析轉(zhuǎn)原題即學(xué)即練請完成對應(yīng)本典例的“即學(xué)即練”本題涉及交變電場，要使電場反向前后出現(xiàn)直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動，則勻速圓周運(yùn)動時(shí)重力mg與電場力E0q平衡，做直線運(yùn)動時(shí)必有mg＋E0q＝qvB.結(jié)合