带电粒子在复合场

1、带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动洛阳八中洛阳八中 伏忠于伏忠于专题分析 带电粒子在复合场中的运动问题几乎成为历年高带电粒子在复合场中的运动问题几乎成为历年高考的必考内容，且多以多过程的综合计算题为主，分考的必考内容，且多以多过程的综合计算题为主，分值较高，能够突出高考的命题要求，即以能力测试为值较高，能够突出高考的命题要求，即以能力测试为主导，考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能主导，考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析解决问题的能力；的掌握程度和综合运用所学知识分析解决问题的能力；该专题涉及的实际应用问题较多，例如磁流体发电机、该专题涉

2、及的实际应用问题较多，例如磁流体发电机、磁流量计、回旋加速器、质谱仪、汤姆生测电子、霍磁流量计、回旋加速器、质谱仪、汤姆生测电子、霍尔效应等，能充分体现高考试题要重视理论联系实际，尔效应等，能充分体现高考试题要重视理论联系实际，关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，重关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，重视对学生科学素养考查的要求。视对学生科学素养考查的要求。热点展示w带电粒子在电场（加速、偏转）、磁场中带电粒子在电场（加速、偏转）、磁场中运动的组合及模型的规律、特点；运动的组合及模型的规律、特点；w带电粒子在复合场中直线运动特点及应用；带电粒子在复合场中直线运动特点及应用；w带

3、电粒子在复合场中匀速圆周运动的特点带电粒子在复合场中匀速圆周运动的特点及应用；及应用；w带电粒子在复合场中的曲线运动及处理技带电粒子在复合场中的曲线运动及处理技巧；巧；w带电粒子在复合场中运动的几个典型实例；带电粒子在复合场中运动的几个典型实例；典型问题点拨（1） w一、复合场中带电粒子的直线运动问题一、复合场中带电粒子的直线运动问题 w方法点拨：方法点拨：w（1）牢牢抓住带电粒子作直线运动的条件）牢牢抓住带电粒子作直线运动的条件w（2）利用牛顿运动定律和平衡条件建立方程）利用牛顿运动定律和平衡条件建立方程 典型例题：典型例题：20062006年高考理综全国年高考理综全国2525 2006年高

4、考理综全国年高考理综全国17 2005年高考理综全国年高考理综全国242006年重庆卷年重庆卷242005年上海卷年上海卷23 17（2006年高考理综全国年高考理综全国）图）图1所示，为一所示，为一“滤速器滤速器”的示意图，的示意图，ab为水平放置的平行金属板，一束具有各种不为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔同速率的电子沿水平方向经小孔O进入进入a、b之间，为了选之间，为了选取特定速率的点子，可以在取特定速率的点子，可以在ab间加上电压，并沿垂直于纸间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子能够沿水平直线面的方向加一匀强磁场，使所选电子能够沿水平

5、直线OO运动，由运动，由O射出，不计重力作用，可能达到上述目的的办射出，不计重力作用，可能达到上述目的的办法是法是:A. a板电势必板电势必b板电势高，磁场方向垂直于纸面向里板电势高，磁场方向垂直于纸面向里B. a板电势必板电势必b板电势低，磁场方向垂直于纸面向里板电势低，磁场方向垂直于纸面向里C. a板电势必板电势必b板电势高，磁场方向垂直于纸面向外板电势高，磁场方向垂直于纸面向外D. a板电势必板电势必b板电势低，磁场方向垂直于纸面向外板电势低，磁场方向垂直于纸面向外abOOw24（2005年高考理综全国年高考理综全国）在同时存在匀强电场和匀强）在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐

6、标系磁场的空间中取正交坐标系oxyz（z轴正方向竖直上），如轴正方向竖直上），如图图2所示，已知电场方向沿所示，已知电场方向沿z轴正方向，场强大小是轴正方向，场强大小是E，磁场，磁场方向沿方向沿y轴正方向，磁感应强度大小是轴正方向，磁感应强度大小是B，重力加速度为，重力加速度为g，问：一质量为问：一质量为m、电荷量为、电荷量为q的从原点出发的质点能否在坐的从原点出发的质点能否在坐标轴标轴x、y、z上以速度上以速度v做匀速运动？若能，做匀速运动？若能，m、q、E、B、v及及g应满足怎样的关系？若不能，说明理由。应满足怎样的关系？若不能，说明理由。Oxzy典型问题点拨（2）w二、复合场中带电粒子的

7、匀速圆周运动问题二、复合场中带电粒子的匀速圆周运动问题w方法点拨：方法点拨：w1、受力分析弄清向心力的来源；、受力分析弄清向心力的来源；w2、确定圆心画出轨迹确定物理过程；、确定圆心画出轨迹确定物理过程； 典型例题：典型例题：2006年天津高考理综年天津高考理综 2005年高考理综全国年高考理综全国2004年全国高考理综卷四年全国高考理综卷四24 w例题例题3在以坐标原点在以坐标原点O为圆心，半径为为圆心，半径为r的圆形区域内，存在的圆形区域内，存在磁感应强度大小为磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图图3所示，一个不计重力的带电粒子从磁场边界

8、与所示，一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交轴的交点点A处以速度处以速度v沿沿-x轴方向射入磁场，它恰好从磁场边界与轴方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点轴的交点C处沿处沿+y轴方向飞出，（轴方向飞出，（1）请判断该粒子带何种）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷电荷，并求出其比荷q q/m（2）若磁场的方向和所在空间范）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为围不变，而磁感应强度的大小变为B，该粒子仍从，该粒子仍从A处以相处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了向改变了60，求磁感应强度，

9、求磁感应强度B多大？此次粒子在磁场中多大？此次粒子在磁场中运动时间运动时间t是多少？是多少？yxOBACABd1（2006年全国）如图所示，电容量为年全国）如图所示，电容量为C的平行板电容器的极板的平行板电容器的极板A和和B水水平放置，相距为平放置，相距为d，与电动势为，与电动势为、内阻可不计的电源相连。设两板之、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点。已知：若小球与极的导电小球，小球可视为质点。已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，

10、小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的倍。不倍。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势至少应大于多少？）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势至少应大于多少？（2）设上述条件已满足，在较长的时间间隔）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。内小球做了很多次往返运动。求在求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。典型问题点拨（3）w三、复合

11、场中带电粒子的一般曲线运动三、复合场中带电粒子的一般曲线运动w方法点拨：方法点拨：w1、运动的合成和分解的方法分析运动情况、运动的合成和分解的方法分析运动情况w2、用能量的观点建立方程求解、用能量的观点建立方程求解典型例题：典型例题：2004年北京高考理综年北京高考理综21 2004年北京高考理综年北京高考理综25 典型问题点拨（4）w四、有边界复合场中的临界问题和跨区域问四、有边界复合场中的临界问题和跨区域问题题w方法点拨：方法点拨：w1、分析物理过程是解决问题的前提、分析物理过程是解决问题的前提w2、认真处理物理过程间的衔接点、认真处理物理过程间的衔接点w3、画出临界轨迹非常必要、画出临界

12、轨迹非常必要典型例题：典型例题：2004年全国高考理综年全国高考理综24 2006年全国高考理综年全国高考理综25 2004年天津卷年天津卷23 典型例题典型例题w如图所示，在真空环境下的纸平面内，一带电粒子以某一速如图所示，在真空环境下的纸平面内，一带电粒子以某一速度作直线运动，一段时间后进入以垂直于纸面向外的圆形匀度作直线运动，一段时间后进入以垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域（图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后从上强磁场区域（图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两块平行的金属板间，两金属板带等板边缘平行于板面进入两块平行的金属板间，两金属板带等量异种电荷，粒子在两

13、板间竟偏转后恰能从下极板边缘飞出，量异种电荷，粒子在两板间竟偏转后恰能从下极板边缘飞出，已知带电粒子的质量为已知带电粒子的质量为m，电量为，电量为q，其重力不计，粒子进，其重力不计，粒子进入磁场前的速度大小为入磁场前的速度大小为v，方向与带电金属板成，方向与带电金属板成=60角，角，匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B，带电金属板板长为，带电金属板板长为l,板间距为板间距为d，试解答：试解答：w（1）上金属板带什么电？）上金属板带什么电？w（2）两极板间电压）两极板间电压U为多少？为多少？w（3）圆形磁场区域的最小面积多大？）圆形磁场区域的最小面积多大？vACDBldvvOAB（20052005年全国）如图所示，在年全国）如图所示，在x x000的区域中，存在磁感的区域中，存在磁感应强度大小分别为应强度大小分别为B B1 1与与B B2 2的匀强磁场，磁场方向均垂直于的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸而向里，且纸而向里，且B B1 1BB2 2。一个带负电荷的粒子从坐标原点。一个带负电荷的粒子从坐标原点O O以以速度速度v v沿沿x x轴负方向射出，要使该粒了经过一段时间后又轴负方向射出，要使该粒了经过一段时间后又经过经过O O点，