2014年高考物理二轮复习课件：第8讲 带电粒子在复合场中的运动.ppt

1、1知识规律梳理2高频考点突破3满分答题策略4即时对点演练第一部分 专题讲练突破TIAN HONG SHU YE天宏书业5限时规范训练5专题 三 电场和磁场第8讲 带电粒子复合场中的运动知识回扣知识规律梳理尾页尾页上页下页知识规律梳理高频考点突破首页满分答题策略规律方法即时对点演练限时规范训练1复合场复合场一般包括、和，在同一区域，可能同时存在两种或三种不同的场2带电粒子的运动(1)匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力时带电粒子做匀速直线运动，如速度选择器(2)匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与静电力时，带电粒子可以在洛伦兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动(3)较复杂的曲线运

2、动当带电粒子所受的合外力是变力，且与方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹不是圆弧，也不是抛物线(4)分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域情况发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成重力场电场磁场为零大小相等、方向相反初速度规律方法知识规律梳理知识规律梳理高频考点突破满分答题策略知识回扣尾页尾页上页下页首页1带电粒子在电场内运动的分析思路若是直线运动一般采用牛顿第二定律结合运动学公式求解；若是曲线运动一般是先把运动分解，然后用动力学方法来求在涉及功能转化时常利用动能定理来求2带电粒子在磁场中运动的分析思路(1)根据F洛v 确定圆

3、心(2)利用平面几何知识确定半径(3)根据t/T/2(为圆心角)，求粒子在磁场内运动的时间3正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及初始运动状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析4灵活选用力学规律是解决问题的关键当带电粒子在复合场中做匀速运动时，应根据平衡条件列方程求解当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解即时对点演练限时规范训练沿x轴正方向射入磁场，第二次沿x轴负方向射入磁场

4、，回旋后都垂直于电场方向射入电场，最后又进入磁场求：(1)质子在匀强磁场中的轨迹半径R；(2)质子两次在磁场中运动时间之比；(3)若第一次射入磁场的质子经电场偏转后，恰好从第二次射入磁场的质子进入电场的位置再次进入磁场，试求初速度v0和电场强度E、磁感应强度B之间需要满足的条件 热点一 带电粒子在组合场中的运动解 析：典型例题强化训练以题说法高频考点突破高频考点突破知识规律梳理满分答题策略例1.在如图所示的空间坐标系中，y轴的左边有一匀强电场，场强大小为E，场强方向跟y轴负方向成30角，y轴的右边有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.现有一质子，以一定的初速度v0，在x轴上坐标为x010

5、 cm处的A点，第一次尾页尾页上页下页首页(1)质子两次运动的轨迹如图x0Rsin 30R2x020 cm.(2)质子第一次第二次射入磁场圆心角分别为1210，230故质子两次在磁场中运动时间之比为t1t21271(3)质子在磁场中做匀速圆周运动时，由ev0Bmv02/R得Rmv0/eB由几何关系得，质子沿y轴的位移为y2R，aeE/m沿电场：ycos 30at2/2垂直电场：ysin 30v0t解得即时对点演练限时规范训练(1)小球在电场中沿MN方向做匀加速直线运动，由动能定理得qElmv2v方向与x轴垂直(2)小球进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图RRsin 30l又由洛伦兹力提供向心力，

6、有qvBmv2/R由式可得(3)小球飞离桌面后做平拋运动，由平拋规律有hgt2/2xvt由式可得小球飞行的水平距离为 区域的匀强电场场强为E，方向与ab边及x轴垂直；区域的匀强磁场方向竖直向下一质量为m，电荷量为q的带正电小球，从桌边缘ab上的M处由静止释放(M距ad边及x轴的距离均为l)，加速后经x轴上N点进入磁场，最后从ad边上的P点飞离桌面；小球飞出的瞬间，速度与ad边夹角为60(如图所示)求：(1)小球进入磁场时的速度；(2)区域磁场磁感应强度的大小；(3)小球飞离桌面后飞行的水平距离解 析：典型例题强化训练以题说法高频考点突破1(2014广东佛山质量检测)如左图所示，水平光滑绝缘桌面

7、距地面高h，x轴将桌面分为、两个区域右图为桌面的俯视图尾页尾页上页下页首页热点一 带电粒子在组合场中的运动高频考点突破知识规律梳理满分答题策略即时对点演练限时规范训练典型例题强化训练以题说法高频考点突破尾页尾页上页下页首页热点一 带电粒子在组合场中的运动1.解决带电粒子在组合场中运动的一般思维模板2.所用规律选择思路(1)带电粒子经过电场区域时利用动能定理或类平抛的知识分析；(2)带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理.(3)注意分析磁场和电场边界处或交接点位置粒子速度的大小和方向，把粒子在两种不同场中的运动规律有机地联系起来高频考点突破知识规律梳理满分答题策略即时对点演练限

8、时规范训练(1)粒子板间做匀速直线运动：qvB1qE设粒子圆周运动的半径为r，则qvB2mv2/r粒子速度方向偏转了60，则rRcot 30解得：B20.1 T(2)撤去磁场B1后，粒子在极板间做平拋运动，则qEmalvtvyattan vy/v,tan 即30设粒子飞出电场后速度恰好与圆形区域的边界相切时，圆心O离极板右边缘的水平距离为d，dR/sinl/2得：dm所以d m场，电场强度和磁感应强度的大小分别为E2106 N/C和B10.1 T，极板的长度l m，间距足够大在板的右侧还存在着另一圆形区域的匀强磁场，磁场的方向为垂直于纸面向外，圆形区域的圆心O位于平行金属极板的中线上，圆形区域

9、的半径R m有一带正电的粒子以某速度沿极板的中线水平向右飞入极板后恰好做匀速直线运动，然后进入圆形磁场区域，飞出圆形磁场区域后速度方向偏转了60，不计粒子的重力，粒子的比荷2108 C/kg.(1)求圆形区域磁场的磁感应强度B2的大小；(2)在其它条件都不变的情况下，将极板间的磁场B1撤去，为使粒子飞出极板后不能进入圆形区域的磁场，求圆形区域的圆心O离极板右边缘的水平距离d应满足的条件热点二 带电粒子在复合场中的运动解 析：典型例题强化训练以题说法高频考点突破例2.(2014吉林省长春市调研)如图所示，在两个水平平行金属极板间存在着向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁尾页尾页上页下页首页高频

10、考点突破知识规律梳理满分答题策略即时对点演练限时规范训练为30.有一带电的物体P静止于斜面顶端，物体P对斜面无压力若给物体P一个水平的初速度使其向右抛出，同时另有一不带电的物体Q从A处由静止开始沿静止的斜面滑下(P、Q均可视为质点)，P、Q两物体运动轨迹在同一竖直平面内一段时间后，物体P恰好与斜面上的物体Q相遇，且相遇时物体P的速度方向与其水平初速度方向的夹角为60.已知重力加速度为g，求：(1)P、Q相遇所需的时间；(2)物体P在斜面获得的水平初速度的大小典型例题强化训练以题说法高频考点突破2.如图所示，在足够大的空间范围内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，电场强度为E

11、，磁感应强度为B.足够长的光滑绝缘斜面固定在水平面上，斜面倾角(1)P运动轨迹如图mgqEP获得水平分速度后做匀速圆周运动qv0Bmv02/RT2R/v02m/qBtT/6=E/3gB(2)在时间t内，Q物体在斜面上做匀加速直线运动amgsin30/mg/2sat2/2由几何关系知Rs解得解 析：尾页尾页上页下页首页高频考点突破知识规律梳理满分答题策略热点二 带电粒子在复合场中的运动即时对点演练限时规范训练典型例题强化训练以题说法高频考点突破带电粒子在复合场中运动的处理方法1.弄清复合场的组成特点2.正确分析带电粒子的受力及运动特点3.画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律(1)若只有两个

12、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(2)三场共存时，合力为零，受力平衡，粒子做匀速直线运动其中洛伦兹力FqvB的方向与速度v垂直(3)三场共存时，粒子在复合场中做匀速圆周运动mg与qE相平衡，有mgqE，由此可计算粒子比荷，判定粒子电性粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，应用受力平衡和牛顿运动定律结合圆周运动规律求解，有(4)当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解尾页尾页上页下页首页高频考点突破知识规律梳理满分答题策略热点二 带电粒子

13、在复合场中的运动即时对点演练限时规范训练热点三 电磁场技术的应用解 析：典型例题强化训练借题发挥高频考点突破例3.对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度(1)由动能定理得qUmv2/2在磁场中qvBmv2/R联立以上两式可得UqB2R2/2m(2)设在任意时间t内收集到的离子个数为N，总电荷量为Q，则有QIt，NQ/q，MNm联立以上各式可得MmIt/q(3)得R铀235离子的最大、最小半径为这两种离子在磁场中轨迹不交叠的条件是RmaxRmin得m(UU)m(UU)可视为零，然后经过小

14、孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动，离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I.不考虑离子重力及离子间的相互作用(1)求加速电场的电压U；(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；(3)实际上加速电压的大小会在UU范围内微小变化若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，U/U应小于多少？(结果用百分数表示，保留两位有效数字)尾页尾页上页下页首页高频考点突破知识规律梳理满分答题策略即时对点演练限时规范训练解 析

15、：典型例题强化训练借题发挥热点三 电磁场技术的应用高频考点突破3如图所示，M、N为简化的磁流体发电机的两个水平极板，相距d0.2 m，板间有垂直于纸面向外的匀强磁场，B1.0 T，外电路中可变负载电阻R的最大阻值为10，电离气体(含有大量的正、负带电粒子，且不计重力)以速率v1 100 m/s平行极板由左向右射入，极板间电离气体的等效内阻r1，断开开关S，稳定之后，下列说法正确的是()AM板电势高于N板电势B该发电机的电动势为220 VC该发电机的电动势是由静电力做功产生的D若闭合开关S，负载电阻R10 时发电机输出功率最大尾页尾页上页下页首页高频考点突破知识规律梳理满分答题策略根据左手定则，

16、正粒子在洛伦兹力的作用下向N板偏转，负粒子向M板偏转，所以M板电势低于N板电势，选项A错误；根据qU/dBvq可得，UBvd220 V，选项B正确；高速运动的带电粒子在洛伦兹力的作用下向两极板偏转，并聚集在极板上形成电压，该发电机的电动势不是静电力做功产生的，选项C错误；若闭合开关S，当负载电阻Rr1 即等于极板间电离气体的等效内阻时发电机输出功率最大，选项D错误答案：B即时对点演练限时规范训练典型例题强化训练借题发挥热点三 电磁场技术的应用高频考点突破1.对于电磁场技术的应用问题是近几年高考中的热点，分析近几年的高考试题，可以发现对该考点的命题有以下规律：(1)以计算题的形式进行考查，往往以

17、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，一般出现在压轴题中 (2)有时出现在选择题中，给出一段技术应用的背景材料，考查带电粒子在场中的运动规律及特点2.电磁场技术的应用问题解题方法(1)弄清技术应用中的工作原理属于复合场中的平衡问题还是组合场中的周期性加速问题将问题分类，分别处理(2)对带电粒子进行准确的受力分析和运动规律的分析(3)应用运动学公式、牛顿运动定律和功能关系进行求解尾页尾页上页下页首页高频考点突破知识规律梳理满分答题策略即时对点演练限时规范训练带电粒子在周期性变化的复合场中的运动帮你审题挖“关键信息”满分答题策略满分答题策略高频考点突破知识规律梳理帮 你 审 题帮

18、你 分 析帮 你 归 纳帮你解答典例：(15分)如图所示，在xOy坐标系内存在，电场沿y轴正方向，磁场垂直纸面(以向里为正)，电场和磁场的变化规律如图所示一质量m3.21013 kg电荷量q1.61010 C的带电粒子，在t0时刻以v08 m/s的速度从坐标原点沿x轴正向运动，不计粒子重力求(1)；（2）(3)隐含着带电粒子的运动具有周期性利用周期公式可直接求先根据电场和磁场变化特点定性画出运动轨迹，然后我们就会发现运动过程可看作两个圆周和三段类平拋运动模型尾页尾页上页下页首页由两图象可以看出t20103 s到t24103 s恰好为匀速圆周运动的一个周期，又回到原位置周期性变化的电场和磁场粒子

19、在磁场中运动的周期t20103s时粒子的位置坐标t24103s时粒子的速度即时对点演练限时规范训练帮你分析理“思维流程”满分答题策略帮 你 审 题帮 你 分 析帮 你 归 纳帮你解答尾页尾页上页下页首页满分答题策略高频考点突破知识规律梳理带电粒子在周期性变化的复合场中的运动典例：(15分)如下图所示，在xOy坐标系内存在周期性变化的电场和磁场，电场沿y轴正方向，磁场垂直纸面(以向里为正)，电场和磁场的变化规律如图所示一质量m3.21013 kg、电荷量q1.61010 C的带电粒子，在t0时刻以v08 m/s的速度从坐标原点沿x轴正向运动，不计粒子重力求(1)粒子在磁场中运动的周期；(2)t2

20、0103s时粒子的位置坐标(3)t24103s时粒子的速度即时对点演练限时规范训练帮你解答重“规范解答”满分答题策略帮 你 审 题帮 你 分 析帮 你 归 纳帮 你解答尾页尾页上页下页首页满分答题策略高频考点突破知识规律梳理带电粒子在周期性变化的复合场中的运动典例：(15分)如下图所示，在xOy坐标系内存在周期性变化的电场和磁场，电场沿y轴正方向，磁场垂直纸面(以向里为正)，电场和磁场的变化规律如图所示一质量m3.21013 kg、电荷量q1.61010 C的带电粒子，在t0时刻以v08 m/s的速度从坐标原点沿x轴正向运动，不计粒子重力求(1)粒子在磁场中运动的周期；(2)t20103s时粒

21、子的位置坐标(3)t24103s时粒子的速度(1)粒子在磁场中运动时qvBmv2/R,T2R/v(1分)得T2m/qB4103 s(1分)(2)t20103 s粒子做了两个圆周运动和三段类平拋运动,水平位移x3v0T9.6102 m(1分)竖直位移ya(3T)2/2(1分)Eqma(1分)y3.6102 m，故t20103 s时粒子的位置坐标为(9.6102 m，3.6102 m)(1分)(3)t24103 s时粒子的速度大小、方向与t20103 s时相同，设与水平方向夹角为(1分)v(1分),vy3aT(1分),tan vy/v0(1分)解得v10 m/s(1分)与x轴正向夹角为37斜向右下

22、方(2分)即时对点演练限时规范训练帮 你 审 题帮 你 分 析帮 你 归 纳帮你归纳避“错解失分”满分答题策略帮 你 解答尾页尾页上页下页首页满分答题策略高频考点突破知识规律梳理带电粒子在周期性变化的复合场中的运动典例：(15分)如下图所示，在xOy坐标系内存在周期性变化的电场和磁场，电场沿y轴正方向，磁场垂直纸面(以向里为正)，电场和磁场的变化规律如图所示一质量m3.21013 kg、电荷量q1.61010 C的带电粒子，在t0时刻以v08 m/s的速度从坐标原点沿x轴正向运动，不计粒子重力求(1)粒子在磁场中运动的周期；(2)t20103s时粒子的位置坐标(3)t24103s时粒子的速度1带电粒子在交变复合场中运动问题的求解对策2若交变电压的变化周期远大于粒子穿越电场的时间，则在粒子穿越电场过程中，电场可看作粒子刚进入电场时刻的匀强电场即时对点演练限时规范训练高频考点突破知识规律梳理即时对点演练限时规范训练即时对点演练限时规范训练满分答题策略上页首页