高三物理二轮复习 专题七 带电粒子在复合场中的运动课件.ppt

专题七带电粒子在复合场中的运动 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 锁定考点 高效突破 阅卷评析 剑指满分 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 一 带电粒子在区域性 组合场 中的运动1 组合场指电场 磁场和重力场有两种场同时存在 但各位于一定的区域内并不重叠 且带电粒子在一个场中只受一种场力的作用 2 对 组合场 问题的处理要点 1 根据区域 运动情况的不同 将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段 对不同的阶段选取不同的规律处理 2 联系不同阶段运动的物理量是速度 因此确定带电粒子在场区边界的速度 包括大小和方向 是解决该类问题的关键 二 带电粒子在叠加场中的运动类型和规律分析如表所示 锁定考点 高效突破 考点一 带电粒子在区域组合场中的运动 典例 2015赣州市一模 扭摆器是同步辐射装置中的插入件 能使粒子的运动轨迹发生扭摆 其简化模型如图所示 两处的条形匀强磁场区边界竖直 相距为L 磁场方向相反且垂直于纸面 一质量为m 电荷量为 q 重力不计的粒子 从靠近平行板电容器MN板处由静止释放 极板间电压为U 粒子经电场加速后平行于纸面射入 区 射入时速度与水平方向的夹角 30 1 当 区宽度L1 L 磁感应强度大小B1 B0时 粒子从 区右边界射出时速度与水平方向夹角也为30 求B0及粒子在 区运动的时间t 思路探究 1 平行板电容器的作用是什么 带电粒子在磁场中做什么运动 答案 使粒子得到射入磁场确定的速度 匀速圆周运动 2 若 区宽度L2 L1 L 磁感应强度大小B2 B1 B0 求粒子在 区的最高点与 区的最低点之间的高度差h 思路探究 2 若要求粒子能返回 区 粒子在 区的轨迹应满足什么条件 答案 满足的临界条件是轨迹与 区右边界相切 3 若L2 L1 L B1 B0 为使粒子能返回 区 求B2应满足的条件 以例说法带电粒子在区域组合场中运动的分析方法 1 要清楚场的性质 方向 强弱 范围等 2 带电粒子依次通过不同场区时 由受力情况确定粒子在不同区域的运动情况 一般在磁场中做圆周运动 在电场中做加速直线或类平抛运动 3 正确地画出粒子的运动轨迹图 4 根据区域和运动规律的不同 将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段 对不同的阶段选取不同的规律处理 5 要明确带电粒子通过不同场区的交界处时速度大小和方向的关系 上一个区域的末速度往往是下一个区域的初速度 针对训练带电粒子在区域组合场中的运动 2015浙江五校联考 一宇宙人在太空 那里重力可以忽略不计 玩垒球 辽阔的太空球场半侧为匀强电场 场强为E 另半侧为匀强磁场 磁感应强度为B 电场和磁场的分界面为平面 电场方向与界面垂直 磁场方向垂直纸面向里 宇宙人位于电场一侧的P点 O点是P点至界面垂线的垂足 如图所示 现有三个质量相等的垒球 其中垒球1号与垒球2号带电荷量相同 带负电 垒球3号不带电 且宇宙人每次都是从同一点P投出垒球 宇宙人先在P点由静止释放垒球1号 间隔时间T后以一定初速度v1平行于界面向左抛出垒球2号 垒球2号第一次到达界面时刚好与第二次到达界面的垒球1号相碰 1 试求垒球2号抛出时初速度v1的大小 2 试求垒球1号的比荷大小 考点二 带电粒子在交替组合场中的运动 典例 2015上饶市一模 如图所示 在以坐标原点O为圆心 半径为R的半圆形区域内 有相互垂直的匀强电场和匀强磁场 电场强度为E 方向沿x轴负方向 匀强磁场方向垂直于xOy平面 一带负电的粒子 不计重力 从P 0 R 点沿y轴正方向以某一速度射入 带电粒子恰好做匀速直线运动 经时间t0从O点射出 1 求匀强磁场的大小和方向 审题突破 以例说法带电粒子在交替组合场中运动问题的分析方法 1 根据题意寻找两种场之间的关系 表达式或方向关系 2 明确电场或磁场单独存在时带电粒子的受力情况及运动情况 正确地画出带电粒子的运动轨迹 3 根据不同的运动选择相应的物理规律建立方程 必要时找出与之对应的几何关系并列式 针对训练 2 如果只让电场存在 请计算荧光屏上出现的所有亮点的位置坐标 答案 见解析 考点三 带电粒子在叠加场中的运动 典例 思路探究 1 粒子在匀速直线运动过程中受几个力作用 答案 3个 重力 电场力和洛伦兹力 答案 1 2m s方向与x轴成60 角斜向上 答案 2 1 0N C方向竖直向上 2 带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向 思路探究 2 粒子能够做匀速圆周运动的条件是什么 答案 重力与电场力平衡 3 若匀速圆周运动时恰好未离开第 象限 x轴上入射点P的位置应满足何条件 思路探究 3 粒子未离开第 象限的临界条件是什么 答案 圆周运动轨迹恰好与坐标轴相切 答案 3 入射点P离O点距离至少为0 27m 以例说法带电粒子在复合场中运动的分析方法 1 带电粒子运动类型及受力条件归纳 2 分析粒子经过复合场时的受力和运动情况并画出运动轨迹 根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解 特别注意临界状态或隐含条件的挖掘 应以题目中的 恰好 最大 最高 至少 等词语为突破口 并根据临界条件列出辅助方程 针对训练带电粒子在叠加场中的运动如图所示 位于竖直平面内的坐标系xOy 在其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场 磁感应强度大小为B 0 5T 还有沿x轴负方向的匀强电场 电场强度大小为E 2N C 在其第一象限空间有沿y轴负方向的 电场强度大小也为E的匀强电场 并在y h 0 4m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g 10m s2 求 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 考点四带电粒子在周期性变化的电 磁场中的运动 审题突破 以例说法解决带电粒子在周期性变化的电 磁场中运动问题 三步走 针对训练 阅卷评析 剑指满分 带电粒子在组合场中的运动问题 2 离子从P点进入 Q点射出 通道内匀强磁场的磁感应强度应降为B 求B 评分细则 各3分 各2分 失分警示 1 未能理解弧形引出通道就是以O 为圆心的一段圆弧 粒子被引出必须做以O 为圆心的圆周运动 2 错误地认为L是引出圆弧的半径 未能利用几何关系确定O 的位置并求出半径 3 在第 3 问中 不能正确理解 径向电场 的含意 把 径向电场 理解为匀强电场 抢分策略 1 一般大型计算题 第一问是送分的 只要对本题能基本理解完成本题 步 得6分 2 细心审题 就能抓住 通道圆心位于O 点 给出的信息 利用 磁场中粒子的圆周运动 最基本的 找圆心 画轨迹 确定半径 结合几何关系和余弦定理 即可得到半径R 比较轻松地完成 步 再得8分 3 理解 径向 电场 关键词 得出粒子进入叠加场并只在以O 为圆心的半径方向受电场力和洛伦兹力 进一步推理 半径由r变为R 半径变大 速率不变 向心力变小 推理得出电场力及电场方向 列出圆周运动中牛顿第二定律 解决 步 又拿下5分 再一步推导完成 步再得3分