節(jié) 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動

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1、會計(jì)學(xué)1節(jié)節(jié) 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動n n1兩種模型n n(1)組合場模型：電場、磁場、重力場(或其中兩種場)并存，但各位于一定區(qū)域，并且互不重疊的情況n n(2)復(fù)合場模型：電場、磁場、重力場(或其中兩種場)并存于同一區(qū)域的情況思考研討思考研討第1頁/共69頁n n2三種場的比較力的特點(diǎn)力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)重重力力場場大?。捍笮。篏mg方向：豎直向下方向：豎直向下重力做功與路徑無關(guān)重力做功與路徑無關(guān)重力做功改變物體的重力做功改變物體的重力勢能重力勢能靜靜電電場場大?。捍笮。篎qE方向：正電荷受力方向方向：正電荷受力方向與電場強(qiáng)度方向相同；與電場強(qiáng)度方向相同；

2、負(fù)電荷受力方向與電場負(fù)電荷受力方向與電場強(qiáng)度方向相反強(qiáng)度方向相反電場力做功與路徑無關(guān)電場力做功與路徑無關(guān)WqU電場力做功改變電荷的電場力做功改變電荷的電勢能電勢能第2頁/共69頁磁場磁場洛倫茲力洛倫茲力FqvB方向符合左手定則方向符合左手定則洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的動能的動能第3頁/共69頁n n3.電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)類型偏轉(zhuǎn)類型比較內(nèi)容比較內(nèi)容電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)帶電粒子帶電粒子磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)帶電粒子帶電粒子偏轉(zhuǎn)條件偏轉(zhuǎn)條件垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場受力情況受力情況及特點(diǎn)及特點(diǎn)恒力恒力FqE做做正功正功FqvB大小不變、大小不

3、變、方向改變，永不做功方向改變，永不做功第4頁/共69頁第5頁/共69頁n n1(2013浙江卷，20)(多選)在半導(dǎo)體n n離子注入工藝中，初速度可忽略的n n離子P和P3，經(jīng)電壓為U的電場n n加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小n n為B、方向垂直紙面向里、有一定n n寬度的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖371圖371n n所示已知離子P在磁場中轉(zhuǎn)過30后從磁場右邊界射出在電場和磁場中運(yùn)動時(shí)，離子P和P3()真題體驗(yàn)真題體驗(yàn)第6頁/共69頁第7頁/共69頁第8頁/共69頁n n2(2013重慶卷，5)(單選)n n如圖372所示，一段n n長方體形導(dǎo)電材料，左n n右兩端面的邊長都為a和b，n n內(nèi)有帶電

4、量為q的某種自n n由運(yùn)動電荷導(dǎo)電材料圖372n n置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢比下表面的低，由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動電荷數(shù)及自由運(yùn)動電荷的正負(fù)分別為()第9頁/共69頁第10頁/共69頁第11頁/共69頁n n命題角度視角一帶電粒子在組合復(fù)合場中的運(yùn)動視角一帶電粒子在組合復(fù)合場中的運(yùn)動角度角度1組合場的知識考查三種常見的運(yùn)動規(guī)律，即勻變速組合場的知識考查三種常見的運(yùn)動規(guī)律，即勻變速直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動及圓周運(yùn)動一般出現(xiàn)在試卷直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動及圓周運(yùn)動一般出現(xiàn)在試卷

5、的壓軸題中的壓軸題中(2012課標(biāo)卷，課標(biāo)卷，25；2012江蘇卷，江蘇卷，12；2012山東卷，山東卷，23；2013山東卷，山東卷，23；2013廣東廣東卷，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以電磁技術(shù)的應(yīng)用為背景材料，聯(lián)系實(shí)際考查學(xué)以以電磁技術(shù)的應(yīng)用為背景材料，聯(lián)系實(shí)際考查學(xué)以致用的能力致用的能力(2012天津理綜，天津理綜，12；2013重慶卷，重慶卷，5；2013北京卷，北京卷，22)第12頁/共69頁n n【典例1】(2013山東卷，23)n n如圖373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)

6、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OPd，OQ2d.不計(jì)粒子重力第13頁/共69頁圖圖373第14頁/共69頁n n(1)求粒子過Q點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向n n(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.n n(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)間第15頁/共69頁第16頁/共6

7、9頁第17頁/共69頁第18頁/共69頁第19頁/共69頁第20頁/共69頁n n應(yīng)考策略n n畫好情境示意圖，抓住物理過程的“三性”n n1畫好情境示意圖n n畫好分析草圖，是審題的重要步驟它有助于建立清晰有序的物理過程和確立物理量間的關(guān)系，可以把問題具體化、形象化第21頁/共69頁n n2抓住物理過程的“三性”n n(1)階段性將題目涉及的整個(gè)過程合理劃分為若干個(gè)階段在審題過程中，該分則分，宜合則合，并將物理過程的分析與研究對象及規(guī)律的選用加以統(tǒng)籌考慮，以求最佳的解題思路n n(2)聯(lián)系性找出各個(gè)階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的，各量之間的關(guān)系如何，在臨界點(diǎn)或極值點(diǎn)處有何特殊性質(zhì)n n(3

8、)規(guī)律性明確每個(gè)階段遵循什么規(guī)律，可利用哪些物理公式進(jìn)行求解第22頁/共69頁n n應(yīng)考組訓(xùn)n n1(2013安徽卷，23)如圖374所示的平面直角坐標(biāo)系xOy，在第象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場，方向沿y軸正方向；在第象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，方向垂直于xOy平面向里，正三角形邊長為L，且ab邊與y軸平行一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P(0，h)點(diǎn)，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場，通過電場后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第象限，又經(jīng)過磁場從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第象限，且速率與y軸負(fù)方向成45角，不計(jì)粒子所受的重力求：第23頁/共69頁圖圖374第24頁/共69頁第25

9、頁/共69頁第26頁/共69頁第27頁/共69頁n n2如圖375所示，在豎直平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)有半徑為R、圓心在O點(diǎn)、與xOy平面垂直的圓形勻強(qiáng)磁場，右側(cè)水平放置的兩塊帶電金屬板MN、PQ平行正對，極板長度為l，板間距離為d，板間存在著方向豎直的勻強(qiáng)電場一質(zhì)量為m且電荷量為q的粒子(不計(jì)重力及空氣阻力)以速度v0從A處沿y軸正向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場，并沿x軸正向離開圓形勻強(qiáng)磁場，然后從兩極板的左端沿中軸線CD射入勻強(qiáng)電場，恰好打在上板邊緣N端求：第28頁/共69頁圖圖375第29頁/共69頁第30頁/共69頁第31頁/共69頁第32頁/共69頁第33頁/共69頁n n命題角度視角二帶電粒子在

10、疊加復(fù)合場中的運(yùn)動視角二帶電粒子在疊加復(fù)合場中的運(yùn)動角度角度1以電磁技術(shù)的應(yīng)用為背景材料，聯(lián)系實(shí)際考查學(xué)以以電磁技術(shù)的應(yīng)用為背景材料，聯(lián)系實(shí)際考查學(xué)以致用的能力，一般為壓軸題致用的能力，一般為壓軸題(2012浙江卷，浙江卷，24；2012重慶卷，重慶卷，24)角度角度2經(jīng)常結(jié)合受力分析、物體的平衡、類平拋運(yùn)動、圓經(jīng)常結(jié)合受力分析、物體的平衡、類平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動及功能關(guān)系進(jìn)行綜合考查應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理周運(yùn)動及功能關(guān)系進(jìn)行綜合考查應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力，一般作為壓軸題出現(xiàn)物理問題的能力，一般作為壓軸題出現(xiàn)(2012重重慶卷，慶卷，24；2013四川卷，四川卷，11；2013福建卷，福建卷，

11、22)第34頁/共69頁n n特別提醒：新課標(biāo)全國卷中近幾年沒有出現(xiàn)過疊加復(fù)合場這類試題，但自主命題的省份試卷中已多次出現(xiàn)，因此請關(guān)注此類問題第35頁/共69頁n n【典例2】(2013福建卷，22)如圖376甲，空間存在一范圍足夠大的垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.讓質(zhì)量為m、電量為q(q0)的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到該磁場中不計(jì)重力和粒子間的影響圖圖376第36頁/共69頁n n(1)若粒子以初速度v1沿y軸正向入 射，恰 好 能 經(jīng) 過x軸 上 的A(a,0)點(diǎn)，求v1的大??；n n(2)已知一粒子的初速度大小為v(vv1)，為使該粒

12、子能經(jīng)過A(a,0)點(diǎn)，其入射角(粒子初速度與x軸正向的夾角)有幾個(gè)？并求出對應(yīng)的sin值；n n(3)如圖乙，若在此空間再加入沿y軸正向、大小為E的勻強(qiáng)電場，一粒子從O點(diǎn)以初速度v0沿y軸正向入射研究表明：粒子在xOy平面內(nèi)做周期性運(yùn)動，且在任一時(shí)刻，粒子速度的x分量vx與其所在位置的y坐標(biāo)成正比，比例系數(shù)與場強(qiáng)大小E無關(guān)求該粒子運(yùn)動過程中的最大速度值vm.第37頁/共69頁第38頁/共69頁第39頁/共69頁第40頁/共69頁第41頁/共69頁n n應(yīng)考策略n n帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的處理方法n n(1)弄清復(fù)合場的組成特點(diǎn)n n(2)正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動特點(diǎn)n n(3)畫出粒子

13、的運(yùn)動軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動規(guī)律n n若只有兩個(gè)場且正交例如，電場與磁場中滿足qEqvB或重力場與磁場中滿足mgqvB或重力場與電場中滿足mgqE，都表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動或靜止，根據(jù)受力平衡列方程求解第42頁/共69頁第43頁/共69頁第44頁/共69頁377第45頁/共69頁第46頁/共69頁第47頁/共69頁第48頁/共69頁n n微粒與M點(diǎn)內(nèi)壁碰后的瞬間速度不變、電荷量不變，圓管內(nèi)徑的大小可忽略，電場和磁場不受影響地穿透圓管)，并沿管內(nèi)壁下滑至N點(diǎn)設(shè)m、q、v、d、r已知，37，sin370.6，cos370.8，求：圖圖378第49頁/共69頁第50頁/共69頁第51頁/共69頁第52

14、頁/共69頁n n失分點(diǎn)搜索n n失分點(diǎn)1：忽略帶電體的重力導(dǎo)致錯(cuò)誤n n帶電體的重力是否忽略，關(guān)鍵看重力與其他力大小的關(guān)系比較，一般一些微觀粒子如電子、質(zhì)子、粒子等的重力忽略不計(jì)，而一些宏觀帶電體，如帶電小球、帶電液滴等重力一般不能忽略第53頁/共69頁n n失分點(diǎn)2：不能抓住關(guān)鍵點(diǎn)而出錯(cuò)失分n n(1)帶電粒子通過不同場區(qū)的交界處時(shí)速度的大小和方向關(guān)系n n(2)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(如速度選擇器)n n失分點(diǎn)3：不能挖掘出隱含條件導(dǎo)致錯(cuò)誤n n帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動，往往會出現(xiàn)臨界狀態(tài)或隱含條件，應(yīng)以題目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語為突破口，挖掘隱含條件，并根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解第54頁/共69頁第55頁/共69頁圖圖379第56頁/共69頁n n(1)電場強(qiáng)度E的大?。籲 n(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；n n(3)速率為v0(1)的顆粒打在收集板上的位置到O點(diǎn)的距離第57頁/共69頁第58頁/共69頁第59頁/共69頁第60頁/共69頁第61頁/共69頁第62頁/共69頁圖圖3710第63頁/共69頁第64頁/共69頁第65頁/共69頁第66頁/共69頁第67頁/共69頁第68頁/共69頁