（全国通用）高考物理二轮复习 专题三 电场与磁场 第2讲 带电粒子在复合场中的运动课件

1、1第第2 2讲带电粒子在复合场中的运动讲带电粒子在复合场中的运动2知识必备知识必备1.两种场的模型及三种场力两种场的模型及三种场力(1)两种场模型两种场模型组合场模型：电场、磁场、重力场组合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场或其中两种场)并存，但并存，但各位于一定区域，并且互不重叠。各位于一定区域，并且互不重叠。复合场模型：电场、磁场、重力场复合场模型：电场、磁场、重力场(或其中两种场或其中两种场)并存于同并存于同一区域。一区域。3(2)三种场力三种场力重力：重力：Gmg，总是竖直向下，为恒力，做功只取决于初、末，总是竖直向下，为恒力，做功只取决于初、末位置的高度差。位置的高度差。电场力

2、：电场力：FqE，方向与场强方向及电荷电性有关，做功只取，方向与场强方向及电荷电性有关，做功只取决于初、末位置的电势差。决于初、末位置的电势差。洛伦兹力：洛伦兹力：F洛洛qvB(vB)，方向用左手定则判定，洛伦兹力，方向用左手定则判定，洛伦兹力永不做功。永不做功。42.带电粒子的运动带电粒子的运动(1)匀速直线运动匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，带电粒子做匀速直当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，带电粒子做匀速直线运动。如速度选择器。线运动。如速度选择器。(2)匀速圆周运动匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与静电力平衡时，带电粒子可以在洛伦当带电粒子所受的重力与静电力平衡时，

3、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。兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。(3)较复杂的曲线运动较复杂的曲线运动带电粒子可能依次通过几个性质不同的复合场区域，其运动情带电粒子可能依次通过几个性质不同的复合场区域，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。成。5备考策略备考策略1.必须领会的必须领会的“4种方法和种方法和2种物理思想种物理思想”(1)对称法、合成法、分解法、临界法等；对称法、合成法、分解法、临界法等；(2)等效思想、分解思想。等效思想、分解思想。2.正确分析带

4、电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提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。力情况结合起来进行分析。63.灵活选用力学规律是解决问题的关键灵活选用力学规律是解决问题的关键(1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条件列方程求解。件列方程求解。(2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往

5、往同时应用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。牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。(3)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动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。能定理或能量守恒定律列方程求解。7带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动【真题示例】【真题示例】 (2017天津理综，天津理综，11)平面直角坐标系平面直角坐标系xOy中，第中，第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第象限存在沿象限存在沿y轴轴负方向的匀强电场，如图负方向的匀强电场

6、，如图1所示。一带负电的粒子从电场中的所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度点以速度v0沿沿x轴正方向开始运动。轴正方向开始运动。Q点到点到y轴的距离为到轴的距离为到x轴距轴距离的离的2倍。粒子从坐标原点倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从离开电场进入磁场，最终从x轴上轴上的的P点射出磁场，点射出磁场，P点到点到y轴距离与轴距离与Q点到点到y轴距离相等。不计粒轴距离相等。不计粒子重力，问：子重力，问：图图18(1)粒子到达粒子到达O点时速度的大小和方向；点时速度的大小和方向；(2)电场强度和磁感应强度的大小之比。电场强度和磁感应强度的大小之比。91011真题感悟真题感悟1.高考考查特

7、点高考考查特点本考点的高考命题主要考查带电粒子本考点的高考命题主要考查带电粒子“电偏转电偏转”、“磁偏转磁偏转”问题，常会结合回旋加速器、质谱仪等背景命题。熟悉两类偏问题，常会结合回旋加速器、质谱仪等背景命题。熟悉两类偏转方式的不同规律及不同处理方法是突破的关键。转方式的不同规律及不同处理方法是突破的关键。122.常见误区及临考提醒常见误区及临考提醒(1)电、磁偏转类型混淆，规律不清，处理方法不当。电、磁偏转类型混淆，规律不清，处理方法不当。(2)组合场问题中不能分段画出各自的轨迹，抓不住组合场问题中不能分段画出各自的轨迹，抓不住“过渡点过渡点”的特点。的特点。(3)不能全面考虑粒子是否受重力

8、作用。不能全面考虑粒子是否受重力作用。(4)处理带电粒子在复合场中的运动时要做到处理带电粒子在复合场中的运动时要做到“三个分析三个分析”：受力分析；受力分析；运动分析；运动分析；能量转化分析。能量转化分析。13预测预测1组合场与现代科技相结合组合场与现代科技相结合预测预测2带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动141.(2017衡水检测衡水检测)如图如图2为一种改进后的回旋加速器示意图，其为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线板间，虚线中间不加电场，如图所示，带电粒子从中间不加电场，如图所示

9、，带电粒子从P0处以速度处以速度v0沿电场线沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()图图215A.带电粒子每运动一周被加速两次带电粒子每运动一周被加速两次B.带电粒子每运动一周带电粒子每运动一周P1P2P3P4C.加速粒子的最大速度与加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关形盒的半径有关D.加速电场方向需要做周期性的变化加速电场方向需要做周期性的变化答案答案C162.(2017益阳一模益阳一模)如图如图3所示，在边

10、长为所示，在边长为L的等边三角形内有垂直的等边三角形内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在，在AC边界的左侧边界的左侧有与有与AC边平行的匀强电场，边平行的匀强电场，D是底边是底边AB的中点。质量为的中点。质量为m，电，电荷量为荷量为q的带正电的粒子的带正电的粒子(不计重力不计重力)从从AB边上的边上的D点竖直向上射点竖直向上射入磁场，恰好垂直打在入磁场，恰好垂直打在AC边上。边上。图图317(1)求粒子的速度大小；求粒子的速度大小；(2)粒子离开磁场后，经一段时间到达粒子离开磁场后，经一段时间到达BA延长线上延长线上N点点(图中没有图中没有标出

11、标出)，已知，已知NAL，求匀强电场的电场强度。，求匀强电场的电场强度。1819归纳总结归纳总结带电粒子在组合场中运动的处理方法带电粒子在组合场中运动的处理方法20带电粒子在叠加场中的运动带电粒子在叠加场中的运动【真题示例】【真题示例】 (2017全国卷全国卷，16)如图如图4，空间某区域存在匀，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行与纸面平行)，磁场方，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，电荷量相等，质量分别为质量分别为ma、mb、mc，已知在该区域内，已知在该区域内，a在纸

12、面内做匀速在纸面内做匀速圆周运动，圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是匀速直线运动。下列选项正确的是()图图421解析解析由题意知，三个带电微粒受力情况：由题意知，三个带电微粒受力情况：magqE，mbgqEBqv，mcgBqvqE，所以，所以mbmamc，故，故B正确，正确，A、C、D错误。错误。A.mambmc B.mbmamcC.mcmamb D.mcmbma答案答案B22真题感悟真题感悟1.高考考查特点高考考查特点本考点的知识点覆盖面广、综合性强。题型可能是选择题，也本考点的知识点覆盖面广、综合

13、性强。题型可能是选择题，也可能是计算题。可能是计算题。2.常见误区及临考提醒常见误区及临考提醒(1)叠加场中的叠加类型，运动情况判断失误。叠加场中的叠加类型，运动情况判断失误。(2)不能构建运动模型。不能构建运动模型。23预测预测1叠加场与现代科技相结合叠加场与现代科技相结合预测预测2带电粒子在叠加场中的运动带电粒子在叠加场中的运动预测预测3带电粒子在交变电磁场中的运动带电粒子在交变电磁场中的运动241.(多选多选)(2017杭州二模杭州二模)磁流体发电是一项新兴技术。如图磁流体发电是一项新兴技术。如图5表示表示了它的原理：将一束等离子体了它的原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量

14、即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子，而从整体来说呈电中性正、负带电粒子，而从整体来说呈电中性)喷射入磁场，在场中喷射入磁场，在场中有两块金属板有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为如果射入的等离子体速度均为v，板间距离为，板间距离为d，板平面的面积，板平面的面积为为S，匀强磁场的磁感应强度为，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载，方向垂直于速度方向，负载电阻为电阻为R，电离气体充满两板间的空间，其电阻率为，电离气体充满两板间的空间，其电阻率为，当发电，当发电机稳定发电时，机稳定发电时，A、B

15、就是一个直流电源的两个电极。下列说法就是一个直流电源的两个电极。下列说法正确的是正确的是()图图525A.图中图中A板是电源的负极板是电源的负极B.A、B间的电压即为该发电机的电动势间的电压即为该发电机的电动势C.正对面积正对面积S越大，该发电机电动势越大越大，该发电机电动势越大D.电阻电阻R越大，该发电机输出效率越高越大，该发电机输出效率越高26答案答案AD272.如图如图6所示，位于竖直平面内的坐标系所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间，在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为小为B0.

16、5 T，还有沿，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为轴负方向的匀强电场，场强大小为E2 N/C。在其第一象限空间有沿。在其第一象限空间有沿y轴负方向、场强大小也为轴负方向、场强大小也为E的的匀强电场，并在匀强电场，并在yh0.4 m的区域有磁感应强度也为的区域有磁感应强度也为B的垂直的垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电荷量为于纸面向里的匀强磁场。一个带电荷量为q的油滴从图中第三的油滴从图中第三象限的象限的P点得到一初速度，恰好能沿点得到一初速度，恰好能沿PO做匀速直线运动做匀速直线运动(PO与与x轴负方向的夹角为轴负方向的夹角为45)，并从原点，并从原点O进入第一象限。已知进入第一象限。已知重力加速度重力加速度g10 m/s2。问：。问：图图628(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷