【优化方案】高三物理专题复习攻略 第一部分专题三第1讲 带电粒子在电、磁场中的运动课件 新人教版（安徽专用）

专题三电场与磁场 专题三电场与磁场 第1讲带电粒子在电 磁场中的运动 专题三电场与磁场 重点知识归纳 一 描述电场的基本物理量 二 电场 磁场性质的归纳比较1 两种场强的比较 2 电场力 安培力 洛伦兹力的比较 三 带电粒子的 电偏转 和 磁偏转 的比较 热点题型示例 分析电场中 拐弯现象 的方法带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线 等势线都不重合的曲线 这种现象简称为 拐弯现象 其实质为 运动与力 的关系 通常只有电场力 有时也有重力等 一般要综合性地涉及电场中力的性质和能的性质 1 运动与力两线法 分析时要画出 速度线 运动轨迹在初始位置的切线 与 力线 在初始位置电场线的切线方向 从二者的夹角情况做曲线运动情景分析 运动轨迹在两线之间且力指向轨迹的凹侧 2 三不知时要假设 电荷的正负 场强的方向或等势面电势的高低 电荷运动的方向 是题意中相互制约的三个方面 若已知其中的任一个 可顺次向下分析判定各待求量 若三个都不知 三不知 则要用 假设法 分别讨论各种情况 如图3 1 1所示 实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹 粒子先经过M点 再经过N点 可以判定 图3 1 1 A 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力B M点的电势低于N点的电势C 粒子带正电D 粒子在M点动能大于在N点的动能 自主解答 电场线的疏密表示场强的大小 电场线越密集 场强越大 M点所在区域电场线比N点疏 所以M点的场强小 粒子在M点受的电场力小 故A错误 沿电场线方向 电势逐渐降低 从总的趋势看 电场线的方向是从M到N的 所以M点的电势高于N点 故B错误 如图所示 用 速度线与力线 的方法 在粒子运动的始点M做上述的 两条线 显然电场力的方向与电场线的方向基本一致 所以粒子带正电 C正确 速度线与力线 夹角为锐角 所以电场力做正功 粒子的电势能减小 由能量守恒知其动能增加 故D错误 答案 C 强化训练1 2011年北京西城高三调研 如图3 1 2所示中的虚线为两个等量点电荷所产生的静电场中的一簇等势线 且相邻两等势线间电势差相等 若不计重力的带电粒子从a点射入电场后恰能沿图中的实线运动 b点是其运动轨迹上的另一点 则下述判断正确的是 图3 1 2 A 由a点到b点的过程中电场力对带电粒子做正功 带电粒子的电势能减少 动能增加B 由a点到b点的过程中带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度C 根据等势线分布可以判断 两等量点电荷可能是同种电荷D 若粒子带负电 则a点电势高于b点电势 解析 选A 由于电场线与等势面垂直 即带电粒子受到电场力的方向与等势面垂直 且带电粒子所受电场力指向轨迹的凹侧 可以判断 从a点到b点的过程中电场力对带电粒子做正功 带电粒子的电势能减少 减少的电势能转化为粒子的动能 故A对 根据等差等势线密集处电场强度大 稀疏处电场强度小的规律 可知a处的电场强度大于b处 即带电粒子在a点的加速度大于在b点加速度 故B错 根据等量同种点电荷及等量异种点电荷电场线及等势线分布特点 可以判断该图为等量异种点电荷电场等势线 故C错 若粒子带负电 左侧的场源电荷也带负电 则右侧的场源电荷带正电 则a点电势低于b点电势 故D错 2 处理带电体在电场中运动问题的两种思路 1 运动学观点运动学观点是指用匀变速运动的公式来解决实际问题 一般有两种情况 带电体的初速度方向与匀强电场的电场线共线 带电体做匀变速直线运动 带电体的初速度方向与电场线垂直 带电体做匀变速曲线运动 类平抛运动 2 功能观点功能观点是指用动能定理 能量转化和守恒定律来解决实际问题 特别适用于非匀变速运动问题 一般有两种情况 若用动能定理 则要分清有多少个力做功 是正功还是负功 合功是多少 同时要明确初 末状态及运动过程中动能的增量 若用能量转化和守恒定律 则要分清带电体在运动过程中共有多少种能量参与转化 哪些能量是增加的 哪些能量是减少的 2011年高考浙江理综卷 如图3 1 3甲所示 静电除尘装置中有一长为L 宽为b 高为d的矩形通道 其前 后面板使用绝缘材料 上 下面板使用金属材料 图乙是装置的截面图 上 下两板与电压恒定的高压直流电源相连 图3 1 3 质量为m 电荷量为 q 分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道 当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和 同时被收集 通过调整两板间距d可以改变收集效率 当d d0时 为81 即离下板0 81d0范围内的尘埃能够被收集 不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用 答案 见自主解答 强化训练2 2011年高考福建理综卷 反射式速调管是常用的微波器件之一 它利用电子团在电场中的振荡来产生微波 其振荡原理与下述过程类似 如图3 1 4所示 图3 1 4 在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场 一带电微粒从A点由静止开始 在电场力作用下沿直线在A B两点间往返运动 已知电场强度的大小分别是E1 2 0 103N C和E2 4 0 103N C 方向如图所示 带电微粒质量m 1 0 10 20kg 带电量q 1 0 10 9C A点距虚线MN的距离d1 1 0cm 不计带电微粒的重力 忽略相对论效应 求 1 B点距虚线MN的距离d2 2 带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t 答案 1 0 5cm 2 1 5 10 8s 1 处理带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题的常用方法 1 画轨迹 画出带电粒子在磁场中的运动轨迹 并确定其圆心和半径 圆心确定后 一般根据数学知识或洛伦兹力公式求出半径 确定圆心的方法有 画出粒子运动轨迹上任意两点 常选进入 离开磁场的两点 的向心力的方向 沿两个向心力画其延长线 两条延长线的交点即为圆心 圆心必定在圆中任意一条弦的中垂线上 再作出速度的一条垂线或另一条弦的中垂线 两线的交点即为圆心 2 找关系 圆周运动的对称性 粒子从某一边界射入磁场时和从同一边界射出时 速度方向与边界的夹角相等 沿半径方向射入圆形磁场的粒子 必沿半径方向射出 如图3 1 5所示 粒子速度的偏向角 等于回旋角 且等于AC弦与切线的夹角 弦切角 的两倍 即 2 如图3 1 5所示 相对的弦切角相等 与相邻的弦切角互补 即 180 图3 1 5 2 处理带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题的方法 1 粒子源发射速度大小一定 方向不定的粒子此类问题的特点是 所有带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心处在同一圆周上 处理这类问题时 先确定粒子在磁场中做圆周运动的半径 再确定圆心的集合 然后运用作图法找到临界状态 即可求解 2 粒子源发射速度方向一定 大小不定的粒子此类问题的特点是 所有带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心处在同一直线上 处理这类问题时 先确定粒子在磁场中做圆周运动的圆心的集合 然后运用作图法找到临界状态 即可求解 2011年高考押题卷 如图3 1 6所示 在平面直角坐标系的第一象限中 有垂直于xOy平面的匀强磁场 在坐标原点O有一个粒子发射源 可以沿x轴正方向源源不断地发出速度不同的同种带正电的粒子 不计粒子的重力 在坐标系中有一点B 连接OB AB恰可构成一个直角三角形 则关于粒子在该三角形区域中的运动情况下列说法正确的是 图3 1 6 A 出射速度越大的粒子 在三角形区域内运动的时间越长B 出射速度越大的粒子 在三角形区域内运动的轨迹越长C 所有从发射源射出后能够到达OB边的粒子 从射出至到达OB边的运动时间都相等D 所有从发射源射出后能够到达AB边的粒子 从射出至到达AB边的运动时间都相等 答案 C 强化训练3 2011年高考浙江理综