全国通用2018年高考物理二轮复习专题三电场与磁场第2讲带电粒子在复合场中的运动课件

第2讲 带电粒子在复合场中的运动,知识必备,1.两种场的模型及三种场力,(1)两种场模型 组合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存，但各位于一定区域，并且互不重叠。 复合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存于同一区域。,(2)三种场力 重力：Gmg，总是竖直向下，为恒力，做功只取决于初、末位置的高度差。 电场力：FqE，方向与场强方向及电荷电性有关，做功只取决于初、末位置的电势差。 洛伦兹力：F洛qvB(vB)，方向用左手定则判定，洛伦兹力永不做功。,2.带电粒子的运动,(1)匀速直线运动 当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，带电粒子做匀速直线运动。如速度选择器。 (2)匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与静电力平衡时，带电粒子可以在洛伦兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。 (3)较复杂的曲线运动 带电粒子可能依次通过几个性质不同的复合场区域，其运动情况随区域情况发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。,备考策略,1.必须领会的“4种方法和2种物理思想”,(1)对称法、合成法、分解法、临界法等； (2)等效思想、分解思想。,2.正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提,带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及初始运动状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析。,3.灵活选用力学规律是解决问题的关键,(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条件列方程求解。 (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。 (3)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。,带电粒子在组合场中的运动,【真题示例】 (2017·天津理综，11)平面直角坐标系xOy中，第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图1所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动。Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，问：,图1,(1)粒子到达O点时速度的大小和方向； (2)电场强度和磁感应强度的大小之比。,真题感悟 1.高考考查特点,本考点的高考命题主要考查带电粒子“电偏转”、“磁偏转”问题，常会结合回旋加速器、质谱仪等背景命题。熟悉两类偏转方式的不同规律及不同处理方法是突破的关键。,2.常见误区及临考提醒,(1)电、磁偏转类型混淆，规律不清，处理方法不当。 (2)组合场问题中不能分段画出各自的轨迹，抓不住“过渡点”的特点。 (3)不能全面考虑粒子是否受重力作用。 (4)处理带电粒子在复合场中的运动时要做到“三个分析”：受力分析；运动分析；能量转化分析。,1.(2017·衡水检测)如图2为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不加电场，如图所示，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是 ( ),图2,A.带电粒子每运动一周被加速两次 B.带电粒子每运动一周P1P2P3P4 C.加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关 D.加速电场方向需要做周期性的变化,答案 C,2.(2017·益阳一模)如图3所示，在边长为L的等边三角形内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在AC边界的左侧有与AC边平行的匀强电场，D是底边AB的中点。质量为m，电荷量为q的带正电的粒子(不计重力)从AB边上的D点竖直向上射入磁场，恰好垂直打在AC边上。,图3,(1)求粒子的速度大小； (2)粒子离开磁场后，经一段时间到达BA延长线上N点(图中没有标出)，已知NAL，求匀强电场的电场强度。,归纳总结 带电粒子在组合场中运动的处理方法,带电粒子在叠加场中的运动,【真题示例】 (2017·全国卷，16)如图4，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是( ),图4,解析 由题意知，三个带电微粒受力情况：magqE，mbgqEBqv，mcgBqvqE，所以mbmamc，故B正确，A、C、D错误。,A.mambmc B.mbmamc C.mcmamb D.mcmbma,答案 B,真题感悟 1.高考考查特点,本考点的知识点覆盖面广、综合性强。题型可能是选择题，也可能是计算题。,2.常见误区及临考提醒,(1)叠加场中的叠加类型，运动情况判断失误。 (2)不能构建运动模型。,1.(多选)(2017·杭州二模)磁流体发电是一项新兴技术。如图5表示了它的原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子，而从整体来说呈电中性)喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为v，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间，其电阻率为，当发电机稳定发电时，A、B就是一个直流电源的两个电极。下列说法正确的是( ),图5,A.图中A板是电源的负极 B.A、B间的电压即为该发电机的电动势 C.正对面积S越大，该发电机电动势越大 D.电阻R越大，该发电机输出效率越高,答案 AD,2.如图6所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0.5 T，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E2 N/C。在其第一象限空间有沿y轴负方向、场强大小也为E的匀强电场，并在yh0.4 m的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO做匀速直线运动(PO与x轴负方向的夹角为45°)，并从原点O进入第一象限。已知重力加速度g10 m/s2。问：,图6,(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷； (2)油滴在P点得到的初速度大小； (3)油滴在第一象限运动的时间以及油滴离开第一象限处的坐标值。,图7,(1)第6 s内小球离开斜面的最大距离； (2)第19 s内小球未离开斜面，角的正切值应满足什么条件？,归纳总结 关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题,