人教高中物理选修带电粒子在复合场中的运动PPT课件

1、聚焦一个热点抓住三个考点备选视频展台突破三个考向 随堂基础演练1.复合场2.带电粒子在复合场中的运动分类3.电场磁场同区域应用实例1.带电粒子在分离复合场中的运动 2.带电粒子在叠加复合场中的运动3.带电粒子在交变复合场中的运动命题热点12 带电粒子在复合场中的运动 1.命题专家评述2.阅卷老师叮咛 3.典例 预测第3讲带电粒子在复合场中的运动第八章 磁场备选多媒体展台1. 磁现象和磁场-奥斯特实验2.地磁场分布3.通电螺线管的磁场4.探究通电导线在磁场中受的力与I和L的关系5.安培分子电流假说6.质谱仪原理7.磁场对运动电荷的作用力-等离子体磁流体发电机显示/隐藏第1页/共37页 01抓住三

2、个考点【思维驱动】 如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()A小球一定带正电B小球一定带负电C小球的绕行方向为顺时针D改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动 考纲点击考纲点击1 1 复合场复合场 解析由于小球做匀速圆周运动，有由于小球做匀速圆周运动，有qEqEmgmg，电场力方向竖直向，电场力方向竖直向上，所以小球一定带负电，故上，所以小球一定带负电，故A A错、错、B B正确；洛伦兹力提供小球做正确；洛伦兹力提供小球做圆周运动的向心力，由左手定则可判定小球绕行方向为顺时针，圆周运动的向心力，由左手定则可判定小球

3、绕行方向为顺时针，故故C C正确；改变小球速度大小，小球仍做圆周运动，正确；改变小球速度大小，小球仍做圆周运动，D D错误错误答案BC解析/显隐mgqEqvB第2页/共37页 01抓住三个考点【知识存盘】 复合场是指电场、_和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在从场的复合形式上一般可分为如下四种情况：相邻场；重叠场；交替场；交变场. 磁场第3页/共37页【思维驱动】 01抓住三个考点(2012龙岩检测)如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是( )A若仅撤去磁场，P可能做匀加速直线运动B若仅

4、撤去电场，P可能做匀加速直线运动C若给P一初速度，P不可能做匀速直线运动D若给P一初速度，P可能做匀速圆周运动 考纲点击考纲点击 2 2 带电粒子在复合场中的运动分类带电粒子在复合场中的运动分类解析P处于静止状态，带负电荷，处于静止状态，带负电荷，mgqE，若仅撤去磁场，若仅撤去磁场，P仍静止，仍静止，A错；仅撤去电场，错；仅撤去电场，P向下加速，同时受到洛伦兹力，将做复杂的曲向下加速，同时受到洛伦兹力，将做复杂的曲线运动，线运动，B错；给错；给P一初速度，垂直磁场方向，一初速度，垂直磁场方向，因因mgqE，P只受洛伦兹力作用，将做匀速圆只受洛伦兹力作用，将做匀速圆周运动，周运动，C错、错、D

5、对对答案D 解析/显隐mgqE第4页/共37页 01抓住三个考点1静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于_状态或做_2匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小_，方向_时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做_运动3较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做_变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，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，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成.【知识存盘】 静止匀速直线运动相等相反匀速圆周非匀第5页/共37页

6、01抓住三个考点【思维驱动】 (2012海南单科，2)如图所示，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变()A粒子速度的大小 B粒子所带的电荷量C电场强度 D磁感应强度 考纲点击考纲点击 3 3 电场磁场同区域应用实例电场磁场同区域应用实例 解析粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，其受力平衡有粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，其受力平衡有EqBqv，则知当粒子所带的电荷量改变时，粒子所受的合力，则知当粒子所带的电荷量改变时，粒子所受的合力仍为仍为0，运动

7、轨迹不会改变，故，运动轨迹不会改变，故B项正确项正确答案B解析/显隐第6页/共37页 01抓住三个考点【知识存盘】 第7页/共37页 01抓住三个考点【温馨提示】 复合场中重力是否考虑的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等，一般应考虑其重力(2)在题目中明确说明的按说明要求是否考虑重力(3)不能直接判断是否考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果确定是否考虑重力. 本栏内容 结束第8页/共37页02突破三个考向考向考向一带电粒子在分离复合场中的运动一带电粒子在分离复合场

8、中的运动【典例典例1】 (2012课标，课标，25)如图所示，一半径为如图所示，一半径为R的圆表示一柱形的圆表示一柱形区域的横截面区域的横截面(纸面纸面)在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为磁场，一质量为m、电荷量为、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的的粒子沿图中直线在圆上的a点射点射入柱形区域，在圆上的入柱形区域，在圆上的b点离开该区域，离开时速度方向与直线点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直圆心垂直圆心O到直线的距离为到直线的距离为3R/5现将磁场换为平行于纸面且现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在垂直

9、于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a点射入点射入柱形区域，也在柱形区域，也在b点离开该区域若磁感应强度大小为点离开该区域若磁感应强度大小为B，不计重，不计重力，求电场强度的大小力，求电场强度的大小 审题导析1. 分析电荷运动轨迹的特点，求出电荷运动半径.2.明确此过程电荷的运动类型，应用对应规律列方程，结合第一个过程的规律解答问题.vO转 解析第9页/共37页02突破三个考向转 原题第10页/共37页02突破三个考向【借题发挥】 1“电偏转”和“磁偏转”的比较 第11页/共37页2.求解带电粒子在分离复合场中运动问题的分析方法求解带电粒子在分离复合场中运动问题的分析方法 (1)正确受

10、力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析和磁场力的分析(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合.(3)对于粒子连续通过几个不同区域、不同种类的场时，要分阶对于粒子连续通过几个不同区域、不同种类的场时，要分阶段进行处理段进行处理(4)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律 02突破三个考向第12页/共37页3.带电粒子带电粒子在分离复合在分离复合场中运动问场中运动问题的求解方题的求解方法法 02突破三个考向特别注意

11、特别注意(1)多过程现象中的多过程现象中的“子过程子过程”与与“子过程子过程”的衔接点如一定的衔接点如一定要把握要把握“衔接点衔接点”处速度的连续性处速度的连续性(2)圆周与圆周运动的衔接点一要注意在圆周与圆周运动的衔接点一要注意在“衔接点衔接点”处两圆有公处两圆有公切线，它们的半径重合切线，它们的半径重合 第13页/共37页02突破三个考向【变式跟踪1】 如图示，xOy为空间直角坐标系，PQ与y轴正方向成30角在第四象限和第一象限的xOQ区域存在磁感应强度为B的匀强磁场，在POy区域存在足够大的匀强电场，电场方向与PQ平行，一个带电荷量为q，质量为m的带电粒子从y轴上的A(0，L)点，平行于

12、x轴方向射入匀强磁场，离开磁场时速度方向恰与PQ垂直，粒子在匀强电场中经时间t后再次经过x轴，粒子重力忽略不计求：(1)从粒子开始进入磁场到刚进入电场的时间t；(2)匀强电场的电场强度E的大小 注意分析整个过程中,电荷在各区域的受力情况、运动规律及空间的几何关系.转 解析第14页/共37页02突破三个考向转 原题第15页/共37页02突破三个考向【典例典例2】 如图所示的平行板之间，存在着相互垂直的匀强磁场和匀强如图所示的平行板之间，存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度电场，磁场的磁感应强度B10.20 T，方向垂直纸面向里，电场强度，方向垂直纸面向里，电场强度E11.0105

13、 V/m，PQ为板间中线紧靠平行板右侧边缘为板间中线紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第坐标系的第一象限内，有一边界线一象限内，有一边界线AO，与，与y轴的夹角轴的夹角AOy45，边界线的上方，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B20.25 T，边界线的下方有，边界线的下方有水平向右的匀强电场，电场强度水平向右的匀强电场，电场强度E25.0105 V/m，在，在x轴上固定一水平轴上固定一水平的荧光屏一束带电荷量的荧光屏一束带电荷量q8.01019 C、质量、质量m8.01026 kg的正的正离子从离子从P点射入平行板间，沿中线点射入平行板间，沿中

14、线PQ做直线运动，穿出平行板后从做直线运动，穿出平行板后从y轴轴上坐标为上坐标为(0,0.4 m)的的Q点垂直点垂直y轴射入磁场区，最后打到水平的荧光屏上轴射入磁场区，最后打到水平的荧光屏上的位置的位置C 求：求：(1)离子在平行板间运动的速度大小；离子在平行板间运动的速度大小；(2)离子打到荧光屏上的位置离子打到荧光屏上的位置C的坐标；的坐标；(3)现只改变现只改变AOy区域内磁场的磁感应强区域内磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到度大小，使离子都不能打到x轴上，磁轴上，磁感应强度大小感应强度大小B2应满足什么条件？应满足什么条件？ 考向二带电粒子在叠加复合场中的运动考向二带电粒子在叠加复

15、合场中的运动 注意挖掘带电粒子整个运动过程中包含的隐含条件.转 审题第16页/共37页02突破三个考向转 原题转 解析【审题流程】 正离子正离子不受重力作用在B1、E1区受力平衡在B2区只受洛伦兹力在E2区只受电场力过程一:匀速直线运动过程二:匀速圆周运动过程三:类平抛运动平衡条件qE1=qvB1牛顿第二定律qvB=mv2/r平抛运动规律受力分析过程分析画轨迹选规律求解 确定研究对象运动建模第(2)问确定速度方向第(3)问确定最大半径E1qB1qvvE2q第17页/共37页02突破三个考向转 原题转 审题第18页/共37页1.带电(体)粒子在复合场中的运动问题求解要点1受力分析是基础在受力分析

16、时是否考虑重力必须注意题目条件2运动过程分析是关键在运动过程分析中应注意物体做直线运动、曲线运动及圆周运动、类平抛运动的条件3构建物理模型是难点根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解.02突破三个考向【借题发挥】 2.带电粒子在复合场中运动的分析方法 第19页/共37页02突破三个考向【变式跟踪2】 (2012重庆理综，24)有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置，其原理如图所示两带电金属板间有匀强电场，方向竖直向上，其中PQNM矩形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场一束比荷(电荷量与质量之比)均为1/k的带正电颗粒，以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线OO进入两金属板之间，

17、其中速率为v0的颗粒刚好从Q点处离开磁场，然后做匀速直线运动到达收集板重力加速度为g，PQ3d，NQ2d，收集板与NQ的距离为l，不计颗粒间相互作用求：(1)电场强度E的大小；(2)磁感应强度B的大小；(3)速率为v0(1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离 转 解析注意挖掘带电粒子运动过程中隐含的关键解题条件.第20页/共37页02突破三个考向转 原题第21页/共37页02突破三个考向考向三带电粒子在交变复合场中的运动考向三带电粒子在交变复合场中的运动 【典例3】 如图甲所示，在xOy平面内加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律如图乙所示(规定竖直向上为电场强度的正方

18、向，垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)在t0时刻，质量为m、电荷量为q的带正电粒子自坐标原点O处以v02 m/s的速度沿x轴正向水平射入已知电场强度E02m/q、磁感应强度B02m/q，不计粒子重力求：(1)t s时粒子速度的大小和方向；(2) s2 s内，粒子在磁场中做圆周运动的半径；(3)画出04 s内粒子的运动轨迹示意图；(要求：体现粒子的运动特点) 转 审题注意题中关键条件的理解与分析.第22页/共37页【审题视点】 02突破三个考向xyO转 原题转 解析一 读题(1)由图乙可知,在xOy平面内存在电场时,不存在磁场；存在磁场时,不存在电场.且电场和磁场的变化周期相同；(2)带电粒子在

19、电场中做类平抛运动； v0二 画图画出带电粒子在交变场中的运动轨迹如右图演示所示 0 s:电荷做类平抛运动 s s:电荷做完整圆周运动2 s 3 s : 电荷做类抛体运动3 s 4 s : F注意：选择什么物理规律来表达各个运动过程？第23页/共37页02突破三个考向转 原题转 审题第24页/共37页02突破三个考向【借题发挥】 带电粒子在交变复合场中的运动将是今后高考命题的热点，往往综合考查牛顿运动定律、功能关系、圆周运动的规律等带电粒子在交变复合场中的运动问题的基本思路特别提醒若交变电压若交变电压的变化周期的变化周期远大于粒子远大于粒子穿越电场的穿越电场的时间时间, ,则在则在粒子穿越电粒

20、子穿越电场过程中场过程中, ,电场可看作电场可看作粒子刚进入粒子刚进入电场时刻的电场时刻的匀强电场匀强电场. .第25页/共37页02突破三个考向转 解析注意判定带电小球在不同时间段的受力情况及对应的运动过程.第26页/共37页02突破三个考向转 原题本栏内容 结束第27页/共37页命题专家评述命题专家评述考情分析考情分析2012年的全国各地的高考卷中对带电粒子在复合场中的运动的年的全国各地的高考卷中对带电粒子在复合场中的运动的考查有考查有7处，是高考的高频考点处，是高考的高频考点高考题型：高考题型：选择题或计算题，计算题的机率大于选择题选择题或计算题，计算题的机率大于选择题高考预测高考预测预

21、计在预计在2014年高考中以生活、科技材料为背景，考查带电粒子年高考中以生活、科技材料为背景，考查带电粒子在复合场中运动的受力和画偏转图以及用数学知识解决物在复合场中运动的受力和画偏转图以及用数学知识解决物理问题的综合应用等为主理问题的综合应用等为主 03聚焦一个热点命题热点12 带电粒子在复合场中的运动 第28页/共37页阅卷老师叮咛阅卷老师叮咛易失分点易失分点带电粒子在复合场中运动问题容易出现以下错误：带电粒子在复合场中运动问题容易出现以下错误：(1)忽略带电粒子的重力，对于微观粒子如：质子、离子等，不忽略带电粒子的重力，对于微观粒子如：质子、离子等，不考虑重力；液滴、尘埃、小球等宏观带电粒子常常考虑重考虑重力；液滴、尘埃、小球等宏观带电粒子常常考虑重力力.(2)在叠加场中没有认识到洛伦兹力随速度大小和方向的变化而在叠加场中没有认识到洛伦兹力随速度大小和方向的变化而变化，从而不能正确地判断粒子的运动性质变化，从而不能正确地判断粒子的运动性质(3)不能建立完整的运动图景，画出粒子的运动轨迹不能建立完整的运动图景，画出粒子的运动轨迹(4)不能正确地选择相应的公式列方程，如运动的分解、匀速圆不能正确地选择相应的公式列方程，如