高考物理课件山东专用二轮专题三电场和磁场38

1、第8讲带电粒子在复合场中的运动,1(2012山东卷，23)如图381甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ，两极板中心各有一小孔S1、S2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U0，周期为T0.,(1)求粒子到达S2时的速度大小v和极板间距d. (2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件 (3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t3T0时刻再次到达S2，且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小,2(2013山东卷，23) 如图382所示， 在坐标系x

2、Oy的第一、第三象限内存在 相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy 平面向里；第四象限内有沿y轴正方向 的匀强电场，电场强度大小为E.一带电 量为q、质量为m的粒子，自y轴上的 P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴 上的Q点进入第一象限，随即撤去电 场，以后仅保留磁场已知OPd，OQ2d.不计粒子重力,图382,(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向 (2)若磁感应强度的大小为一确定值B0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B0. (3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间,解析(1)设粒子在电场中运动

3、的时间为t0，加速度的大小为a，粒子的初速度为v0，过Q点时速度的大小为v，沿y轴方向分速度的大小为vy，速度与x轴正方向间的夹角为，由牛顿第二定律得 qEma ,(3)设粒子做圆周运动的半径为R2，由几何分析知，粒子运动的轨迹如图所示，O2、O2是粒子做圆周运动的圆心，Q、F、G、H是轨迹与两坐标轴的交点，连接O2、O2，由几何关系知，O2FGO2和O2QHO2均为矩形，进而知FQ、GH均为直径，QFGH也是矩形，又FHGQ，可知QFGH是正方形，QOF为等腰直角三角形可知，粒子在第一、第三象限的轨迹均为半圆，得,主要题型：计算题(压轴题) 知识热点 (1)带电粒子在组合复合场中的受力分析及

4、运动分析 (2)带电粒子在叠加复合场中的受力分析及运动分析 物理方法 (1)模型法(2)类比法(3)整体法、隔离法(4)合成法、分解法(5)对称法,命题趋势 2012、2013两年高考考查带电粒子在复合场中的运动，是压轴题.2014年高考考查了带电粒子在周期性变化的磁场中的运动，也是压轴题(见第4讲)带电粒子在复合场中的运动仍是2015年高考压轴题的首选 (1)复合场中结合牛顿第二定律、运动的合成与分解、动能定理综合分析相关的运动问题 (2)复合场中结合数学中的几何知识综合分析多解问题、临界问题、周期性问题等,热点一带电粒子在组合场中的运动 “磁偏转”和“电偏转”的差别,图383,(1)求加速

5、电场的电压U； (2)若离子恰好能打在Q点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E0的值； (3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在QN上，求磁场磁感应强度B的取值范围,2(2014高考冲刺卷六)如图384所示，空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场，电场强度为E、场区宽度为L.在紧靠电场右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场、磁感应强度B大小未知，圆形磁场区域半径为r.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从A点由静止释放后，在M点离开电场，并沿半径方向射入磁场区域，然后从N点射出，O为圆心，MON120，粒子重力可忽略不

6、计,图384 (1)求粒子经电场加速后，进入磁场时速度的大小； (2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小及粒子从A点出发到从N点离开磁场所经历的时间； (3)若粒子在离开磁场前某时刻，磁感应强度方向不变，大小突然变为B，此后粒子恰好被束缚在磁场中，则B的最小值为多少？,(3)如图所示，当粒子运动到轨迹与OO连线交点处改变磁场大小时，粒子运动的半径最大，即B对应最小值,带电粒子在组合场中的运动问题，一般都是单物体多过程问题，求解策略是“各个击破”：(1)先分析带电粒子在每个场中的受力情况和运动情况，抓住联系相邻两个场的纽带速度(一般是后场的入射速度等于前场的出射速度)，(2)然后利用带电粒子在电场中

7、往往做类平抛运动或直线运动，在磁场中做匀速圆周运动的规律求解,热点二带电粒子在叠加复合场中的运动,3. 如图385所示，水平线AC和竖直线CD相交于C点，AC上开有小孔S，CD上开有小孔P，AC与CD间存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，DCG60，,图385,在CD右侧、CG的下方有一竖直向上的匀强电场E(大小未知)和垂直纸面向里的另一匀强磁场B1(大小未知)，一质量为m、电荷量为q的塑料小球从小孔S处无初速度地进入匀强磁场中，经一段时间恰好能从P孔水平匀速飞出而进入CD右侧，小球在CD右侧做匀速圆周运动而垂直打在CG板上，重力加速度为g. (1)求竖直向上的匀强电场的电场强

8、度E的大小； (2)求CD右侧匀强磁场的磁感应强度B1的大小； (3)若要使小球进入CD右侧后不打在CG上，则B1应满足什么条件？,4如图386所示，离子源A产生的初速度为零、带电荷量为e、质量不同的正离子被电压为U1的加速电场加速后进入一电容器中，电容器两极板之间的距离为d，电容器中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场和匀强电场正离子能沿直线穿过电容器，垂直于边界MN进入磁感应强度大小也为B的扇形匀强磁场中，MNQ90.(不计离子的重力),图386,(1)求质量为m的离子进入电容器时，电容器两极板间的电压U2； (2)求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径； (3)若质量为4m的离子垂直打在N

9、Q的中点S1处，质量为16m的离子打在S2处求S1和S2之间的距离以及能打在NQ上正离子的质量范围,带电粒子在复合场中的运动基本解题思路：,高考命题热点8.带电粒子在交变电磁场中的运动及多解问题 带电粒子在交变电磁场中运动的处理方法 (1)弄清复合场的组成特点及场的变化情况 (2)正确分析带电粒子的受力及运动特点 (3)画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律 若只有两个场且正交例如，电场与磁场中满足qEqvB或重力场与磁场中满足mgqvB或重力场与电场中满足mgqE，都表现为匀速直线运动或静止，根据受力平衡列方程求解,【典例】(18分)如图387甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1

10、、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示)，电场强度的大小为E0，E0表示电场方向竖直向上t0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量,图387 (1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小 (2)求电场变化的周期T. (3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值,审题流程 第一步：抓住关键点获取信息,空间存在的电场或磁场是随时间周期性变化的，一般呈现“矩形波”的特点交替变化的电场及磁场会使带电粒子顺次经过不同特点的电场、磁场或叠加的场，从而表现出多过程现象，其特点较为隐蔽，应注意