高考一轮物理复习选修31磁场带电粒子在复合场中的运动教科版课件

考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验第第3讲带电粒子在复合场中的运动讲带电粒子在复合场中的运动2013届高考一轮物理复习课件选修届高考一轮物理复习课件选修3-1第八章第八章 磁场（教科版）磁场（教科版）考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验复合复合场是指是指电场、_和重力和重力场并存，或其中某两并存，或其中某两场并存，并存，或分区域存在从或分区域存在从场的复合形式上一般可分的复合形式上一般可分为如下四种情如下四种情况：况：相相邻场；重叠重叠场；交替交替场；交交变场.复合场复合场磁磁场考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验静止或匀速直静止或匀速直线运运动当当带电粒子在复合粒子在复合场中所受合外力中所受合外力为零零时，将，将处于于_状状态或做或做_匀速匀速圆周运周运动当当带电粒子所受的重力与粒子所受的重力与电场力大小力大小_，方向，方向_时，带电粒子在洛粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀力的作用下，在垂直于匀强强磁磁场的平面的平面内做内做_运运动带电粒子在复合场中的运动分类带电粒子在复合场中的运动分类静止静止1.匀速直匀速直线运运动2相等相等相反相反匀速匀速圆周周考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验较复复杂的曲的曲线运运动当当带电粒子所受合外力的大小和方向均粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度化，且与初速度方向不在同一条直方向不在同一条直线上，粒子做上，粒子做_变速曲速曲线运运动，这时粒子运粒子运动轨迹既不是迹既不是圆弧，也不是抛物弧，也不是抛物线分分阶段运段运动带电粒子可能依次通粒子可能依次通过几个情况不同的复合几个情况不同的复合场区域，其运区域，其运动情况随区域情况随区域发生生变化，其运化，其运动过程由几种不同的运程由几种不同的运动阶段段组成成.34非匀非匀考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验电场磁场同区域应用实例电场磁场同区域应用实例考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验复合复合场中重力是否考中重力是否考虑的三种情况的三种情况(1)对于微于微观粒子，如粒子，如电子、子、质子、离子等，因子、离子等，因为其重力一其重力一般情况下与般情况下与电场力或磁力或磁场力相比太小，可以忽略而力相比太小，可以忽略而对于于一些一些实际物体，如物体，如带电小球、液滴、金属小球、液滴、金属块等，一般等，一般应考考虑其重力其重力(2)在在题目中明确目中明确说明的按明的按说明要求是否考明要求是否考虑重力重力(3)不能直接判断是否考不能直接判断是否考虑重力的，在重力的，在进行受力分析与运行受力分析与运动分析分析时，要由分析，要由分析结果确定是否考果确定是否考虑重力重力温馨提示温馨提示考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图831是磁流体是磁流体发电机的原理机的原理示意示意图，金属板，金属板M、N正正对着平行放着平行放置，且板面垂直于置，且板面垂直于纸面，在两板之面，在两板之间接有接有电阻阻R.在极板在极板间有垂直于有垂直于纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场当等离子束当等离子束(分分图图8311别带有等量正、有等量正、负电荷的离子束荷的离子束)从左向右从左向右进入极板入极板时，下列下列说法中正确的是法中正确的是 ()AN板的板的电势高于高于M板的板的电势BM板的板的电势高于高于N板的板的电势CR中有由中有由b向向a方向的方向的电流流DR中有由中有由a向向b方向的方向的电流流考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析本题考查洛伦兹力的方向的判断，电流形成的条件本题考查洛伦兹力的方向的判断，电流形成的条件等知识点根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电等知识点根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电荷向下极板偏转，则荷向下极板偏转，则M板的电势高于板的电势高于N板的电势板的电势M板相板相当于电源的正板，那么当于电源的正板，那么R中有由中有由a向向b方向的电流方向的电流答案答案BD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图832所示，有一混合正离子所示，有一混合正离子束先后通束先后通过正交的正交的电场、磁、磁场区域区域和匀和匀强强磁磁场区域区域，如果，如果这束正离子束正离子流在区域流在区域中不偏中不偏转，进入区入区图图8322域域后偏后偏转半径半径r相同，相同，则它它们一定具有相同的一定具有相同的 ()A速度速度 B质量量C电荷量荷量 D比荷比荷答案答案AD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2012南昌高三调研南昌高三调研)某空某空间存在水平方向存在水平方向的匀的匀强强电场(图中未画出中未画出)，带电小球沿如小球沿如图833所示的直所示的直线斜向下由斜向下由A点沿直点沿直线向向B点运点运动，此空，此空间同同时存在由存在由A指向指向B的的匀匀强强磁磁场，则下列下列说法正确的是法正确的是 ()A小球一定小球一定带正正电B小球可能做匀速直小球可能做匀速直线运运动C带电小球一定做匀加速直小球一定做匀加速直线运运动D运运动过程中，小球的机械能增大程中，小球的机械能增大图图8333考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析本题考查带电体在复合场中的运动问题由于重力本题考查带电体在复合场中的运动问题由于重力方向竖直向下，空间存在磁场，且直线运动方向斜向下，方向竖直向下，空间存在磁场，且直线运动方向斜向下，与磁场方向相同，故不受磁场力作用，电场力必水平向右，与磁场方向相同，故不受磁场力作用，电场力必水平向右，但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选项但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选项A错误；重力和电场力的合力不为零，故不是匀速直线运错误；重力和电场力的合力不为零，故不是匀速直线运动，所以选项动，所以选项B错误；因为重力与电场力的合力方向与运错误；因为重力与电场力的合力方向与运动方向相同，故小球一定做匀加速运动，选项动方向相同，故小球一定做匀加速运动，选项C正确；运正确；运动过程中由于电场力做正功，故机械能增大，选项动过程中由于电场力做正功，故机械能增大，选项D正确正确答案答案CD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如如图834所示，在空所示，在空间中存在垂直中存在垂直纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场，其，其竖直直边界界AB，CD的的宽度度为d，在，在边界界AB左左侧是是竖直向下、直向下、场强强为E的匀的匀强强电场现有有质量量为m、带电量量为q的粒子的粒子(不不计重力重力)从从P点以大小点以大小为v0的水平初速度射入的水平初速度射入电场，随后与，随后与边界界AB成成45射入磁射入磁场若粒子能垂直若粒子能垂直CD边界界飞出磁出磁场，穿，穿过小孔小孔进入如入如图所示两所示两竖直平行金属板直平行金属板间的匀的匀强强电场中减速至零且不碰到正极板中减速至零且不碰到正极板(1)请画出粒子上述画出粒子上述过程中的运程中的运动轨迹，并求出粒子迹，并求出粒子进入磁入磁场时的速度大小的速度大小v；(2)求匀求匀强强磁磁场的磁感的磁感应强强度度B；(3)求金属板求金属板间的的电压U的最小的最小值4考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验图图834考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验“电偏偏转”和和“磁偏磁偏转”的比的比较考点一考点一带电粒子在分离复合场中的运动带电粒子在分离复合场中的运动垂直垂直进入磁入磁场(磁偏磁偏转)垂直垂直进入入电场(电偏偏转)情景情景图考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验在在竖直平面内，以虚直平面内，以虚线为界分界分布着如布着如图835所示的匀所示的匀强强电场和匀和匀强强磁磁场，其中匀，其中匀强强电场的方向的方向竖直向下，大小直向下，大小为E；匀；匀强强磁磁场的方向垂直的方向垂直纸面向面向里，磁感里，磁感应强强度大小度大小为B.虚虚线与水平与水平线之之间的的夹角角为45，一个，一个带负电荷的粒子在荷的粒子在【典例【典例1】图图835O点以速度点以速度v0水平射入匀水平射入匀强强磁磁场，已知，已知带电粒子所粒子所带的的电荷量荷量为q，质量量为m(重力忽略不重力忽略不计，电场、磁、磁场区域足区域足够大大)求：求：(1)带电粒子第粒子第1次通次通过虚虚线时距距O点的距离；点的距离；(2)带电粒子从粒子从O点开始到第点开始到第3次通次通过虚虚线时所所经历的的时间；(3)带电粒子第粒子第4次通次通过虚虚线时距距O点的距离点的距离考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验 解决解决带电粒子在分离复合粒子在分离复合场中运中运动问题的思路方法的思路方法考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验在如在如图836所示的空所示的空间坐坐标系中，系中，y轴的左的左侧有一匀有一匀强强电场，场强强大小大小为E，场强强方向与方向与y轴负方向成方向成30，y轴的右的右侧有一垂直有一垂直纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场，磁感，磁感应强强度度为B(未画出未画出)现有一有一质子在子在x轴上坐上坐标为x010 cm处的的A点，以一定的初速度点，以一定的初速度v0第一次第一次沿沿x轴正方向射入磁正方向射入磁场，第二次沿，第二次沿x轴负方向射入磁方向射入磁场，回旋后都垂直，回旋后都垂直于于电场方向射入方向射入电场，最后又，最后又进入入磁磁场求：求：【变式变式1】图图836(1)质子在匀子在匀强强磁磁场中的中的轨迹半径迹半径R；(2)质子两次在磁子两次在磁场中运中运动时间之比；之比；考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(3)若第一次射入磁若第一次射入磁场的的质子子经电场偏偏转后，恰好从第二次后，恰好从第二次射入磁射入磁场的的质子子进入入电场的位置再次的位置再次进入磁入磁场，试求初速求初速度度v0和和电场强强度度E、磁感、磁感应强强度度B之之间需要需要满足的条件足的条件解析解析(1)质子两次运动的轨迹如图所示，质子两次运动的轨迹如图所示，由几何关系可知由几何关系可知x0Rsin 30解得解得R2x020 cm.(2)第一次射入磁场的质子，轨迹对应的圆第一次射入磁场的质子，轨迹对应的圆心角为心角为1210第二次射入磁场的质子，轨迹对应的圆心第二次射入磁场的质子，轨迹对应的圆心角为角为230故质子两次在磁场中运动时间之比为故质子两次在磁场中运动时间之比为t1 t21 27 1.(3)质子在磁场中做匀速圆周运动时，质子在磁场中做匀速圆周运动时，考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验设第一次射入磁第一次射入磁场的的质子，从子，从y轴上的上的P点点进入入电场做做类平平抛运抛运动，从，从y轴上的上的Q点点进入磁入磁场，由几何关系得，由几何关系得，质子沿子沿y轴的位移的位移为y2R考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验带电粒子粒子(体体)在复合在复合场中的运中的运动问题求解要点求解要点(1)受力分析是基础受力分析是基础在受力分析在受力分析时是否考是否考虑重力必重力必须注意注意题目条件目条件(2)运动过程分析是关键运动过程分析是关键在运在运动过程分析中程分析中应注意物体做注意物体做直直线运运动，曲，曲线运运动及及圆周运周运动、类平抛运平抛运动的条件的条件(3)构建物理模型是难点构建物理模型是难点根据不同的运根据不同的运动过程及物理模型程及物理模型选择合适的物理合适的物理规律列方程求解律列方程求解考点二考点二带电粒子在叠加复合场中的运动带电粒子在叠加复合场中的运动考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验【典例典例2】考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验图图837(1)小球小球带何种何种电荷？荷？(2)小球在半小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功；道部分克服摩擦力所做的功；(3)小球从小球从F点点飞出出时磁磁场同同时消失，小球离开消失，小球离开F点后的运点后的运动轨迹与直迹与直线AC(或延或延长线)的交点的交点为(G点未点未标出出)，求，求G点点到到D点的距离点的距离考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验答案答案见解析见解析考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2011广东六校联合体联考广东六校联合体联考)如如图838所示，所示，竖直平面内有相互垂直的匀直平面内有相互垂直的匀强强电场和匀和匀强强磁磁场，电场强强度度E12 500 N/C，方向，方向竖直向上；磁感直向上；磁感应强强度度B103 T，方向垂直，方向垂直纸面向外；有一面向外；有一质量量m1102kg、电荷量荷量q4105C的的带正正电小球自小球自O点沿与水平点沿与水平线成成45角角【变式变式2】图图838以以v04 m/s的速度射入复合的速度射入复合场中，之后小球恰好从中，之后小球恰好从P点点进入入电场强强度度E22 500 N/C，方向水平向左的第二个匀，方向水平向左的第二个匀强强电场中不中不计空气阻力，空气阻力，g取取10 m/s2.求：求：(1)O点到点到P点的距离点的距离s1；(2)带电小球小球经过P点的正下方点的正下方Q点点时与与P点的距离点的距离s2.考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析(1)带电小球在正交的匀强电场和带电小球在正交的匀强电场和匀强磁场中受到的重力匀强磁场中受到的重力Gmg0.1 N电场力电场力F1qE10.1 N即即GF1，故带电小球在正交的电磁场，故带电小球在正交的电磁场中由中由O到到P做匀速圆周运动做匀速圆周运动考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验11.带电粒子带电粒子“在复合场中在复合场中”的运动轨迹模型的运动轨迹模型(1)模型概述模型概述 当当带电粒子沿不同方向粒子沿不同方向进入入电场或磁或磁场时，粒子做各，粒子做各种各种各样的运的运动，形成了异彩，形成了异彩纷呈的呈的轨迹迹图形形对带电粒子粒子而言而言“受力决定运受力决定运动，运，运动描描绘轨迹，迹，轨迹涵盖方程迹涵盖方程”究究竟如何构建竟如何构建轨迹模型，至关重要首先迹模型，至关重要首先应根据根据电场力和洛力和洛伦兹力的性力的性质找出找出带电粒子所受到的合力，再由物体做曲粒子所受到的合力，再由物体做曲线运运动的条件确定曲的条件确定曲线形式形式(2)模型分模型分类“拱拱桥”型型考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验 如如图839所示，在所示，在x轴上方上方有垂直于有垂直于xOy平面的匀平面的匀强强磁磁场，磁，磁感感应强强度度为B，在，在x轴下方有沿下方有沿y轴负方向的匀方向的匀强强电场，场强强为E，一，一质量量为m、电荷量荷量为q的粒子从坐的粒子从坐标原点原点O沿着沿着y轴正方向射出，射出之正方向射出，射出之图图839【典例典例1】后，第三次到达后，第三次到达x轴时，它与，它与O点的距离点的距离为L，求此，求此时粒子粒子射出射出时的速度和运的速度和运动的的总路程路程(重力不重力不计)考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验“心心连心心”型型 如如图8310所示，一理想磁所示，一理想磁场以以x轴为界，下方磁界，下方磁场的磁感的磁感应强强度是度是上方磁感上方磁感应强强度度B的两倍今有一的两倍今有一质量量为m、电荷量荷量为q的粒子，从原点的粒子，从原点O沿沿y轴正方向以速度正方向以速度v0射入磁射入磁场中，求此粒中，求此粒子从开始子从开始进入磁入磁场到第四次通到第四次通过x轴的的位置和位置和时间(重力不重力不计)图图8310【典例典例2】考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验“葡萄串葡萄串”型型 如如图8311甲所示甲所示，互相平行且水平放置的金属，互相平行且水平放置的金属板，板板，板长L1.2 m，两板距离，两板距离d0.6 m，两板，两板间加上加上U0.12 V恒定恒定电压及随及随时间变化的磁化的磁场，磁，磁场变化化规律如律如图8311乙所示，乙所示，规定磁定磁场方向垂直方向垂直纸面向里面向里为正当正当t0时，有一，有一质量量为m2.0106kg、电荷量荷量q1.0104C的粒子从极板左的粒子从极板左侧以以v04.0103m/s沿与两板平行的中沿与两板平行的中线OO射入，取射入，取g10 m/s2、3.14.求：求：图图8311【典例典例3】考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(1)粒子在粒子在01.0104s内位移的大小内位移的大小x；(2)粒子离开中粒子离开中线OO的最大距离的最大距离h；(3)粒子在板粒子在板间运运动的的时间t；(4)画出粒子在板画出粒子在板间运运动的的轨迹迹图故粒子在故粒子在01.0104s时间内做匀速直线运动，时间内做匀速直线运动，因为因为t1.0104s，所以所以xv0t0.4 m (2)在在1.01042.0104s时间内，时间内，电场力与重力平衡，粒子做匀速圆周运动，电场力与重力平衡，粒子做匀速圆周运动，考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验42写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habitsThe foundation of success lies in good habits谢谢谢谢大家大家荣幸荣幸这这一路，与你同行一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way讲师讲师：XXXXXX XX年年XX月月XX日日