节 带电粒子在复合场中运动

会计学1节节 带电粒子在复合场中运动带电粒子在复合场中运动n n1两种模型n n(1)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，并且互不重叠的情况n n(2)复合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存于同一区域的情况思考研讨思考研讨第1页/共69页n n2三种场的比较力的特点力的特点功和能的特点功和能的特点重重力力场场大小：大小：Gmg方向：竖直向下方向：竖直向下重力做功与路径无关重力做功与路径无关重力做功改变物体的重力做功改变物体的重力势能重力势能静静电电场场大小：大小：FqE方向：正电荷受力方向方向：正电荷受力方向与电场强度方向相同；与电场强度方向相同；负电荷受力方向与电场负电荷受力方向与电场强度方向相反强度方向相反电场力做功与路径无关电场力做功与路径无关WqU电场力做功改变电荷的电场力做功改变电荷的电势能电势能第2页/共69页磁场磁场洛伦兹力洛伦兹力FqvB方向符合左手定则方向符合左手定则洛伦兹力不做功，不改变带电粒子洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能的动能第3页/共69页n n3.电偏转与磁偏转偏转类型偏转类型比较内容比较内容电偏转电偏转带电粒子带电粒子磁偏转磁偏转带电粒子带电粒子偏转条件偏转条件垂直进入匀强电场垂直进入匀强电场垂直进入匀强磁场垂直进入匀强磁场受力情况受力情况及特点及特点恒力恒力FqE做做正功正功FqvB大小不变、大小不变、方向改变，永不做功方向改变，永不做功第4页/共69页第5页/共69页n n1(2013浙江卷，20)(多选)在半导体n n离子注入工艺中，初速度可忽略的n n离子P和P3，经电压为U的电场n n加速后，垂直进入磁感应强度大小n n为B、方向垂直纸面向里、有一定n n宽度的匀强磁场区域，如图371图371n n所示已知离子P在磁场中转过30后从磁场右边界射出在电场和磁场中运动时，离子P和P3()真题体验真题体验第6页/共69页第7页/共69页第8页/共69页n n2(2013重庆卷，5)(单选)n n如图372所示，一段n n长方体形导电材料，左n n右两端面的边长都为a和b，n n内有带电量为q的某种自n n由运动电荷导电材料图372n n置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低，由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()第9页/共69页第10页/共69页第11页/共69页n n命题角度视角一带电粒子在组合复合场中的运动视角一带电粒子在组合复合场中的运动角度角度1组合场的知识考查三种常见的运动规律，即匀变速组合场的知识考查三种常见的运动规律，即匀变速直线运动、平抛运动及圆周运动一般出现在试卷直线运动、平抛运动及圆周运动一般出现在试卷的压轴题中的压轴题中(2012课标卷，课标卷，25；2012江苏卷，江苏卷，12；2012山东卷，山东卷，23；2013山东卷，山东卷，23；2013广东广东卷，卷，18；2013浙江卷，浙江卷，20；2013天津卷，天津卷，11；2013安徽卷，安徽卷，23)角度角度2以电磁技术的应用为背景材料，联系实际考查学以以电磁技术的应用为背景材料，联系实际考查学以致用的能力致用的能力(2012天津理综，天津理综，12；2013重庆卷，重庆卷，5；2013北京卷，北京卷，22)第12页/共69页n n【典例1】(2013山东卷，23)n n如图373所示，在坐标系xOy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E.一带电量为q、质量为m的粒子，自y轴上的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场已知OPd，OQ2d.不计粒子重力第13页/共69页图图373第14页/共69页n n(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向n n(2)若磁感应强度的大小为一确定值B0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B0.n n(3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间第15页/共69页第16页/共69页第17页/共69页第18页/共69页第19页/共69页第20页/共69页n n应考策略n n画好情境示意图，抓住物理过程的“三性”n n1画好情境示意图n n画好分析草图，是审题的重要步骤它有助于建立清晰有序的物理过程和确立物理量间的关系，可以把问题具体化、形象化第21页/共69页n n2抓住物理过程的“三性”n n(1)阶段性将题目涉及的整个过程合理划分为若干个阶段在审题过程中，该分则分，宜合则合，并将物理过程的分析与研究对象及规律的选用加以统筹考虑，以求最佳的解题思路n n(2)联系性找出各个阶段之间是由什么物理量联系起来的，各量之间的关系如何，在临界点或极值点处有何特殊性质n n(3)规律性明确每个阶段遵循什么规律，可利用哪些物理公式进行求解第22页/共69页n n应考组训n n1(2013安徽卷，23)如图374所示的平面直角坐标系xOy，在第象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速率与y轴负方向成45角，不计粒子所受的重力求：第23页/共69页图图374第24页/共69页第25页/共69页第26页/共69页第27页/共69页n n2如图375所示，在竖直平面直角坐标系xOy内有半径为R、圆心在O点、与xOy平面垂直的圆形匀强磁场，右侧水平放置的两块带电金属板MN、PQ平行正对，极板长度为l，板间距离为d，板间存在着方向竖直的匀强电场一质量为m且电荷量为q的粒子(不计重力及空气阻力)以速度v0从A处沿y轴正向进入圆形匀强磁场，并沿x轴正向离开圆形匀强磁场，然后从两极板的左端沿中轴线CD射入匀强电场，恰好打在上板边缘N端求：第28页/共69页图图375第29页/共69页第30页/共69页第31页/共69页第32页/共69页第33页/共69页n n命题角度视角二带电粒子在叠加复合场中的运动视角二带电粒子在叠加复合场中的运动角度角度1以电磁技术的应用为背景材料，联系实际考查学以以电磁技术的应用为背景材料，联系实际考查学以致用的能力，一般为压轴题致用的能力，一般为压轴题(2012浙江卷，浙江卷，24；2012重庆卷，重庆卷，24)角度角度2经常结合受力分析、物体的平衡、类平抛运动、圆经常结合受力分析、物体的平衡、类平抛运动、圆周运动及功能关系进行综合考查应用数学知识处理周运动及功能关系进行综合考查应用数学知识处理物理问题的能力，一般作为压轴题出现物理问题的能力，一般作为压轴题出现(2012重重庆卷，庆卷，24；2013四川卷，四川卷，11；2013福建卷，福建卷，22)第34页/共69页n n特别提醒：新课标全国卷中近几年没有出现过叠加复合场这类试题，但自主命题的省份试卷中已多次出现，因此请关注此类问题第35页/共69页n n【典例2】(2013福建卷，22)如图376甲，空间存在一范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.让质量为m、电量为q(q0)的粒子从坐标原点O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中不计重力和粒子间的影响图图376第36页/共69页n n(1)若粒子以初速度v1沿y轴正向入 射，恰 好 能 经 过x轴 上 的A(a,0)点，求v1的大小；n n(2)已知一粒子的初速度大小为v(vv1)，为使该粒子能经过A(a,0)点，其入射角(粒子初速度与x轴正向的夹角)有几个？并求出对应的sin值；n n(3)如图乙，若在此空间再加入沿y轴正向、大小为E的匀强电场，一粒子从O点以初速度v0沿y轴正向入射研究表明：粒子在xOy平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x分量vx与其所在位置的y坐标成正比，比例系数与场强大小E无关求该粒子运动过程中的最大速度值vm.第37页/共69页第38页/共69页第39页/共69页第40页/共69页第41页/共69页n n应考策略n n带电粒子在复合场中运动的处理方法n n(1)弄清复合场的组成特点n n(2)正确分析带电粒子的受力及运动特点n n(3)画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律n n若只有两个场且正交例如，电场与磁场中满足qEqvB或重力场与磁场中满足mgqvB或重力场与电场中满足mgqE，都表现为匀速直线运动或静止，根据受力平衡列方程求解第42页/共69页第43页/共69页第44页/共69页377第45页/共69页第46页/共69页第47页/共69页第48页/共69页n n微粒与M点内壁碰后的瞬间速度不变、电荷量不变，圆管内径的大小可忽略，电场和磁场不受影响地穿透圆管)，并沿管内壁下滑至N点设m、q、v、d、r已知，37，sin370.6，cos370.8，求：图图378第49页/共69页第50页/共69页第51页/共69页第52页/共69页n n失分点搜索n n失分点1：忽略带电体的重力导致错误n n带电体的重力是否忽略，关键看重力与其他力大小的关系比较，一般一些微观粒子如电子、质子、粒子等的重力忽略不计，而一些宏观带电体，如带电小球、带电液滴等重力一般不能忽略第53页/共69页n n失分点2：不能抓住关键点而出错失分n n(1)带电粒子通过不同场区的交界处时速度的大小和方向关系n n(2)当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，做匀速直线运动(如速度选择器)n n失分点3：不能挖掘出隐含条件导致错误n n带电粒子在复合场中的运动，往往会出现临界状态或隐含条件，应以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，并根据临界条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解第54页/共69页第55页/共69页图图379第56页/共69页n n(1)电场强度E的大小；n n(2)磁感应强度B的大小；n n(3)速率为v0(1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离第57页/共69页第58页/共69页第59页/共69页第60页/共69页第61页/共69页第62页/共69页图图3710第63页/共69页第64页/共69页第65页/共69页第66页/共69页第67页/共69页第68页/共69页