（课标版）2020届高考物理二轮复习基础回扣7七、带电粒子在电磁场中的运动.docx

七、带电粒子在电磁场中的运动知识点1带电粒子在电场中的运动解题方法基础回扣1.带电粒子在电场中的直线运动(1)用动力学观点分析:a=F合m,E=Ud,v2-v02=2ad(2)用功能观点分析匀强电场中:W=qEd=qU=12mv2-12mv02非匀强电场中:W=qU=Ek2-Ek12.带电粒子在电场中的偏转(1)带电粒子在电场中的偏转规律(2)处理带电粒子的偏转问题的方法运动的分解法一般用分解的思想来处理,即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动。功能关系当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解:qUy=12mv2-12mv02,其中Uy=Udy,指初、末位置间的电势差。易错辨析带电粒子在电场中运动的临界问题是运动轨迹与边界相切,这是临界点。知识点2带电粒子在匀强磁场中的运动解题方法基础回扣不计重力带电粒子在有界磁场中的运动(1)匀速直线运动:若带电粒子的速度方向与匀强磁场的方向平行,则粒子做匀速直线运动。(2)匀速圆周运动:若带电粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直,则粒子做匀速圆周运动。质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v垂直进入匀强磁场B中做匀速圆周运动,其角速度为,轨迹半径为R,运动的周期为T,则有qvB=mv2R=mR2=mv=mR(2T)2=mR(2f)2。R=mvqB,T=2mqB(与v、R无关),f=1T=qB2m。(3)对于带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题,应注意把握以下几点。粒子运动轨迹圆的圆心的确定a.若已知粒子在圆周运动中的两个具体位置及通过某一位置时的速度方向,可在已知速度方向的位置作速度的垂线,同时作两位置连线的中垂线,两垂线的交点为轨迹圆的圆心,如图甲所示。b.若已知做圆周运动的粒子通过某两个具体位置的速度方向,可在两位置上分别作两速度的垂线,两垂线的交点为轨迹圆的圆心,如图乙所示。c.若已知做圆周运动的粒子通过某一具体位置的速度方向及轨迹圆的半径R,可在该位置上作速度的垂线,垂线上距该位置R处的点为轨迹圆的圆心(利用左手定则判断圆心在已知位置的哪一侧),如图丙所示。粒子轨迹圆的半径的确定a.可直接运用公式R=mvqB来确定。b.画出几何图形,利用半径R与题中已知长度的几何关系来确定。在利用几何关系时,要注意一个重要的几何特点,即:粒子速度的偏向角等于对应轨迹圆弧的圆心角,并等于弦切角的2倍,如图所示。粒子做圆周运动的周期的确定a.可直接运用公式T=2mqB来确定。b.利用周期T与题中已知时间t的关系来确定。若粒子在时间t内通过的圆弧所对应的圆心角为,则有t=360T(或t=2T)。圆周运动中有关对称的规律圆周运动中有关对称的规律a.从磁场的直边界射入的粒子,若再从此边界射出,则速度方向与边界的夹角相等,如图甲所示。b.在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子必沿径向射出,如图乙所示。甲乙带电粒子在有界磁场中运动的规律a.直线边界(进出磁场具有对称性),如图所示。b.平行边界(存在临界条件,即轨迹与边界相切时),如图所示。c.圆形边界(沿径向射入必沿径向射出),如图所示。易错辨析分析带电粒子在磁场中做圆周运动的易错点在于分析运动轨迹找出几何关系,计算出半径。知识点3电磁场与现代科技模型分析基础回扣1.电场与磁场的组合应用实例装置原理图规律质谱仪带电粒子由静止释放,被加速电场加速qU=12mv2,在磁场中做匀速圆周运动qvB=mv2r,则比荷qm=2UB2r2回旋加速器交变电流的周期和带电粒子做圆周运动的周期相同,带电粒子在圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速。由qvB=mv2r得Ekm=q2B2r22m2.电场与磁场的叠加应用实例装置原理图规律速度选择器若qv0B=Eq,即v0=EB,带电粒子做匀速直线运动电磁流量计UDq=qvB,所以v=UDB,所以Q=vS=UDBD22=UD4B霍尔元件当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差易错辨析1.误认为在回旋加速器中最大动能与加速电压有关。2.磁流体发电机正、负极板的判断易出现错误。知识点4带电粒子(体)在复合场中的运动解题方法基础回扣1.带电粒子在组合场中的运动(1)组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,电场、磁场交替出现。(2)分析思路划分过程: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。找关键: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。画运动轨迹:根据受力分析和运动分析,大致画出粒子的运动轨迹图,有利于形象、直观地解决问题。2.带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动(1)洛伦兹力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动。若重力和洛伦兹力不平衡,则带电粒子将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒,由此可求解问题。(2)电场力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)若电场力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动。若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电粒子将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用动能定理求解问题。(3)电场力、洛伦兹力、重力并存若三力平衡,一定做匀速直线运动。若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动。若合力不为零且与速度方向不垂直,将做复杂的曲线运动,因洛