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1、專題整合突破專題三電場和磁場專題三電場和磁場第第10講帶電粒子在組合場、復合場中的運動講帶電粒子在組合場、復合場中的運動1 1微網構建微網構建2 2高考真題高考真題3 3熱點聚焦熱點聚焦4 4復習練案復習練案微網構建微網構建高考真題高考真題AmambmcBmbmamcCmcmamb DmcmbmaB (1)求甲種離子打在底片上的位置到N點的最小距離x； (2)在圖中用斜線標出磁場中甲種離子經過的區(qū)域，并求該區(qū)域最窄處的寬度d； (3)若考慮加速電壓有波動，在(U0U)到(U0U)之間變化，要使甲、乙兩種離子在底片上沒有重疊，求狹縫寬度L滿足的條件。 (2)如圖所示 最窄處位于過兩虛線交點的垂線
2、上 解析(1)設油滴質量和電荷量分別為m和q，油滴速度方向向上為正。油滴在電場強度大小為E1的勻強電場中做勻速直線運動，故勻強電場方向向上。 在t0時，電場強度突然從E1增加至E2時，油滴做豎直向上的勻加速運動，加速度方向向上，大小a1滿足 qE2mgma1 油滴在時刻t1的速度為 v1v0a1t1 電場強度在時刻t1突然反向，油滴做勻變速運動，加速度方向向下，大小a2 滿足qE2mgma2 油滴在時刻t22t1的速度為 v2v1a2t1 由式得 v2v02gt1 (1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比； (2)A點距電場上邊界的高度； (3)該電場的電場強度大小。 (1)小球所受電場力F的
3、大小。 (2)小球的質量m。 (3)將電場撤去，小球回到最低點時速度v的大小。 (1)粒子到達O點時速度的大小和方向； (2)電場強度和磁感應強度的大小之比。熱點聚焦熱點聚焦 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。熱點一帶電粒子在組合場中的運動 2帶電粒子在組合場內運動的解決方法 (1)要清楚場的性質、方向、強弱、范圍等。 (2)帶電粒子依次通過不同場區(qū)時，由受力情況確定粒子在不同區(qū)域的運動情況。 (3)正確地畫出粒子的運動軌跡圖。 (4)根據區(qū)域和運動規(guī)律的不同，將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段，對不同的階段選取不同的規(guī)律處理。 (5
4、)當粒子從一個場進入另一個場時，分析轉折點處粒子速度的大小和方向往往是解題的突破口。典例典例1 (1)求該粒子進入磁場時的速度大小和方向； (2)在磁場區(qū)域放置絕緣擋板BD，擋板與L1交于C點，已知OCOB，BC2CD。粒子與擋板BD碰撞前后粒子平行于擋板的分速度不變，垂直于擋板的分速度大小不變，方向反向。當磁感應強度在B1BB2取值時，恰好所有取值都能使由B點進入磁場的粒子不與擋板的CD段碰撞，并能從L2上的OB段射出磁場，求：B1、B2的值，求：粒子離開磁場的位置到O點的最遠距離。(不考慮粒子再次進入磁場的情況，也不考慮B1BB2以外的取值) (1)求此電場的場強大小E； (2)若粒子能在
5、OL與x軸所圍區(qū)間內返回到虛線OL上，求粒子從M點出發(fā)到第二次經過OL所需要的最長時間。 1復合場模型 電場、磁場、重力場(或其中兩種場)并存于同一區(qū)域的情況。 2帶電粒子在復合場中的運動情況分析 (1)當帶電粒子在復合場中所受合力為零時，做勻速直線運動(如速度選擇器)或處于靜止狀態(tài)。 (2)當帶電粒子所受的重力與電場力等值反向，洛倫茲力提供向心力時，帶電粒子在垂直于于磁場的平面內做勻速圓周運動。熱點二帶電粒子在復合場中的運動 3帶電粒子在復合場中的受力情況分析 帶電粒子在復合場中的運動問題是電磁學知識和力學知識的結合，分析方法和力學問題的分析方法基本相同，即均用動力學觀點、能量觀點來分析，不
6、同之處是多了電場力、洛倫茲力，二力的特點是電場力做功與路徑無關，洛倫茲力方向始終和運動速度方向垂直永不做功等。典例典例2 (1)油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷； (2)油滴在P點得到的初速度大??； (3)油滴在第一象限運動的時間。 解析(1)根據受力分析(如圖)可知油滴帶負電荷 (1)碰前A球的速度； (2)碰后A球的速度； (3)若碰后電場方向反向(桌面足夠長)，小球A在碰撞結束后，到剛離開桌面運動的整個過程中，合力對A球所做的功。 解析(1)設小球A勻速運動的速度為vA1，從A到B的過程中勻速運動，由平衡條件可得：qEf 而fFN、FN
7、qBvA1mAg 所以qE(qBvA1mAg) 代入數據得vA12 m/s 1帶電粒子在交變電場或磁場中的運動情況比較復雜，一定要從粒子的受力情況分析，分析清楚粒子在不同時間間隔內的運動情況。 (1)若交變電壓的變化周期遠大于粒子穿越電場的時間或粒子穿越電場的時間極短可忽略，則粒子在穿越電場的過程中，電場可看作勻強電場。 (2)空間存在的電場或磁場是時間周期性變化的，一般呈現“矩形波”的特點。交替變化的電場及磁場會使帶電粒子依次經過不同特點的電場或磁場或復合場，從而表現出“多過程”現象，其運動特點既復雜又隱蔽。熱點三帶電粒子在交變電磁場中的運動 2帶電粒子在交變電、磁場中運動的分析方法 (1)
8、仔細分析并確定各場的變化特點及相應的時間，其變化周期一般與粒子在電場或磁場中的運動周期有一定的聯(lián)系，應抓住變化周期與運動周期之間的聯(lián)系作為解題的突破口。 (2)必要時，可把粒子的運動過程還原成一個直觀的運動軌跡草圖進行分析。 (3)把粒子的運動分解成多個運動階段分別進行處理，根據第一階段上的受力情況確定粒子的運動規(guī)律。 典例典例3 故粒子從t0時刻開始運動的一個周期內的軌跡如圖所示。 (1)求勻強電場E的大??； (2)求勻強磁場B的大?。?(3)若當電子到達M點時，在正方形區(qū)域換加如圖乙所示周期性變化的磁場(以垂直于紙面向外為磁場正方向)，最后電子運動一段時間后從N點飛出，求正方形磁場區(qū)域磁感應強度B0大小的表達式、磁場變化周期T與B0的關系式。 解析(1)電子飛出電場的方向與x軸成30 (3)若電子從N點飛出，在磁場中的運動如圖所示
物理第10講 帶電粒子在組合場、復合場中的運動
