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1、增分策略 2016年 高 考物 理 （ 三 ） 電 場 和 磁 場 3.帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場 中 的 運 動 (1)求小滑塊運動到C點時的速度大小vC； (2)求小滑塊從A點運動到C點過程中克服摩擦力做的功Wf； (3)若D點為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運動過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運動到D點時撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運動到水平地面上的P點已知小滑塊在D點時的速度大小為vD，從D點運動到P點的時間為t，求小滑塊運動到P點時速度的大小vP. 2現(xiàn)代科學(xué)儀器常利用電場、磁場控制帶電粒子的運動真空中存在著如圖所示的多層緊密相鄰的勻強電場和勻強磁場，電場與磁場的寬度均為d.電場
2、強度為E，方向水平向右；磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里電場、磁場的邊界互相平行且與電場方向垂直一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在第1層電場左側(cè)邊界某處由靜止釋放，粒子始終在電場、磁場中運動，不計粒子重力及運動時的電磁輻射 (1)求粒子在第2層磁場中運動時速度v2的大小與軌跡半徑r2； (2)粒子從第n層磁場右側(cè)邊界穿出時，速度的方向與水平方向的夾角為n，試求sin n； (3)若粒子恰好不能從第n層磁場右側(cè)邊界穿出，試問在其他條件不變的情況下，也進入第n層磁場，但比荷較該粒子大的粒子能否穿出該層磁場右側(cè)邊界，請簡要推理說明之 圖1 (1)求離子的電荷量q并判斷其正負(fù)； (2)離子從P點進
3、入，Q點射出，通道內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度應(yīng)降為B，求B； (3)換用靜電偏轉(zhuǎn)法引出離子束，維持通道內(nèi)的原有磁感應(yīng)強度B不變，在內(nèi)外金屬板間加直流電壓，兩板間產(chǎn)生徑向電場，忽略邊緣效應(yīng)為使離子仍從P點進入，Q點射出，求通道內(nèi)引出軌跡處電場強度E的方向和大小 主 要 題 型 計 算 題 知 識 熱 點 (1)帶 電 粒 子 在 組 合 復(fù) 合 場 中 的 受 力 分 析 及 運 動 分 析 (2)帶 電 粒 子 在 疊 加 復(fù) 合 場 中 的 受 力 分 析 及 運 動 分 析 物 理 方 法 (1)模 型 法 (2)類 比 法 (3)整 體 法 、 隔 離 法 (4)合 成 法 、 分 解 法
4、(5)對 稱 法 命 題 趨 勢 2014、 2015兩 年 高 考 新 課 標(biāo) 卷 考 查 都 沒 有 在 帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場 中 的 運 動 出壓 軸 題 帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場 中 的 運 動 應(yīng) 該 是 2016年 高 考 壓 軸 題 的 首 選 (1)復(fù) 合 場 中 結(jié) 合 牛 頓 第 二 定 律 、 運 動 的 合 成 與 分 解 、 動 能 定 理 綜 合 分 析 相關(guān) 的 運 動 問 題 (2)復(fù) 合 場 中 結(jié) 合 數(shù) 學(xué) 中 的 幾 何 知 識 綜 合 分 析 多 解 問 題 、 臨 界 問 題 、 周 期 性問 題 等 1.帶 電 粒 子 在 組 合
5、場 中 的 運 動“磁 偏 轉(zhuǎn)”和“電 偏 轉(zhuǎn)”的 差 別電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以vE進入勻強電場帶電粒子以vB進入勻強磁場受力情況只受恒定的電場力只受大小恒定的洛倫茲力 (1)磁感應(yīng)強度的大小 (2)O、M兩點間的電勢差 (3)M點的坐標(biāo)及粒子從O點運動到M點的時間 帶 電 粒 子 在 組 合 場 中 運 動 的 處 理 方 法 不 論 帶 電 粒 子 是 先 后 在 勻 強 電 場 和 勻 強 磁 場 中 運 動 ， 還 是 先后 在 勻 強 磁 場 和 勻 強 電 場 中 運 動 解 決 方 法 如 下 ：1分別研究帶電粒子在不同場中的運動規(guī)律，若垂直勻強磁場方向進入，則做勻速圓周
6、運動；在勻強電場中，若速度方向與電場方向在同一直線上，則做勻變速直線運動，若進入電場時的速度方向與電場方向垂直，則做類平拋運動根據(jù)不同的運動規(guī)律分別求解 2帶電粒子經(jīng)過磁場區(qū)域時利用圓周運動規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系來處理 3注意分析磁場和電場邊界處或交接點位置粒子速度的大小和方向，把粒子在兩種不同場中的運動規(guī)律有機地聯(lián)系起來 (1)區(qū)域中磁場的磁感應(yīng)強度大??； (2)勻強電場的電場強度E的大??； (3)粒子從A點運動到D點所經(jīng)歷的時間 2.帶 電 粒 子 在 疊 加 復(fù) 合 場 中 的 運 動 解 析 若沿著豎直方向向下運動，重力向下，電場力向下，洛倫茲力向右，合力與速度不共線，A錯誤；若沿豎直方向向
7、上運動，重力向下，電場力向下，洛倫茲力向左，合力與速度不共線，B錯誤；液滴沿水平方向向左運動，重力向下，電場力向下，洛倫茲力向下，合力與速度不共線，C錯誤；沿水平方向向右運動，重力向下，電場力向下，洛倫茲力向上，當(dāng)三力平衡時，液滴做勻速直線運動，D正確 答 案 D 帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場 中 運 動 的 處 理 方 法 1 弄 清 復(fù) 合 場 的 組 成 特 點 2 正 確 分 析 帶 電 粒 子 的 受 力 及 運 動 特 點 3 畫 出 粒 子 的 運 動 軌 跡 ， 靈 活 選 擇 不 同 的 運 動 規(guī) 律 (1)若 只 有 兩 個 場 且 正 交 例 如 ， 電 場 與 磁
8、場 中 滿 足 qE qvB或 重 力 場 與 磁場 中 滿 足 mg qvB或 重 力 場 與 電 場 中 滿 足 mg qE， 都 表 現(xiàn) 為 勻 速 直 線 運動 或 靜 止 ， 根 據(jù) 受 力 平 衡 列 方 程 求 解 答 案 ： B (1)小球的帶電性質(zhì) (2)第二象限內(nèi)電場強度E1的大小和磁感應(yīng)強度B1的大小 (3)區(qū)域內(nèi)最小電場強度E2的大小和方向 (4)區(qū)域內(nèi)電場強度E3的大小和磁感應(yīng)強度B2的大小 3.電 場 和 磁 場 中 實 際 應(yīng) 用 問 題1 質(zhì) 譜 儀 ：(1)用途：測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素 2速 度 選 擇 器 ： 帶電粒子束射入正交的勻強電場和勻強磁場組
9、成的區(qū)域中，滿足平衡條件qEqvB的帶電粒子可以沿直線通過速度選擇器速度選擇器只對粒子的速度大小和方向做出選擇，而對粒子的電性、電荷量不能進行選擇性通過 典例3 圖為某種離子加速器的設(shè)計方案兩個半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強磁場其中MN和MN是間距為h的兩平行極板，其上分別有正對的兩個小孔O和O，ONONd，P為靶點，OPkd(k為大于1的整數(shù))極板間存在方向向上的勻強電場，兩極板間電壓為U.質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正離子從O點由靜止開始加速，經(jīng)O進入磁場區(qū)域當(dāng)離子打到極板上ON區(qū)域(含N點)或外殼上時將會被吸收兩虛線之間的區(qū)域無電場和磁場存在，離子可勻速穿過忽略相對論效應(yīng)和離子
10、所受的重力求： (1)離子經(jīng)過電場僅加速一次后能打到P點所需的磁感應(yīng)強度大?。?(2)能使離子打到P點的磁感應(yīng)強度的所有可能值； (3)打到P點的能量最大的離子在磁場中運動的時間和在電場中運動的時間 第 二 步 ： 審 問 題 明 確 解 題 思 路 (1)僅一次加速離子打到P點電場加速磁場偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)直徑為kd. (2)磁感應(yīng)強度的所有可能值確定磁感應(yīng)強度范圍 (3)求磁場中運動的時間根據(jù)在磁場中運動的圈數(shù)求電場中運動的時間運動學(xué)公式求一次加速的時間根據(jù)加速次數(shù)求總時間 圖甲 圖乙 (1)正常時，OA的長度； (2)出故障時，粒子在磁場中的軌道半徑 答 案 ： BD 不 能 挖 掘 出 隱 含
11、條 件 而 出 錯易 誤 警 示 帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場 中 的 運 動 ， 往 往 會 出 現(xiàn) 臨 界 狀 態(tài) 或 隱 含 條 件 ，應(yīng) 以 題 目 中 的 “ 恰 好 ” 、 “ 最 大 ” 、 “ 最 高 ” 、 “ 至 少 ” 等 詞 語 為 突破 口 ， 挖 掘 隱 含 條 件 ， 并 根 據(jù) 臨 界 條 件 列 出 輔 助 方 程 ， 再 與 其 他 方 程聯(lián) 立 求 解 易 錯 例 析 典 例 如 圖 所 示 實 線 表 示 處 在 豎 直 平 面 內(nèi) 的 勻 強 電 場 的 電 場 線 ， 與 水 平 方 向 成 角 ，水 平 方 向 的 勻 強 磁 場 與 電 場 正
12、 交 ， 有 一 帶 電 液 滴 沿 斜 向 上 的 虛 線 L做 直 線 運動 ， L與 水 平 方 向 成 角 ， 且 ， 則 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( ) A 液 滴 一 定 做 勻 速 直 線 運 動 B 液 滴 一 定 帶 正 電 C 電 場 線 方 向 一 定 斜 向 上 D 液 滴 有 可 能 做 勻 變 速 直 線 運 動 規(guī) 范 解 答 本題帶電液滴的運動為勻速直線運動，不可能為勻變速直線運動，因為速度變化時洛倫茲力也變化，合力將不在直線上液滴受重力、電場力、洛倫茲力而做勻速直線運動，合力為零，可判斷出洛倫茲力與電場力的方向，判斷出液滴只有帶正電荷才可能合力為零
13、做勻速直線運動，此時電場線必斜向上 答 案 ABC 常 見 誤 區(qū) 易 錯 角 度 錯 因 剖 析誤認(rèn)為帶電液滴只受電場力和洛倫茲力兩個力作用帶電體的重力是否忽略，關(guān)鍵看重力與其他力大小的關(guān)系比較，一般一些微觀粒子如電子、質(zhì)子、粒子等的重力忽略不計，而一些宏觀帶電體，如帶電小球、帶電液滴等重力不能忽略誤認(rèn)為液滴有可能做勻變速直線運動而錯選D項錯選的原因是不能從題目給出的條件液滴做直線運動判斷出是做勻速直線運動，沒有注意洛倫茲力隨速度變化而變化 防 范 措 施 帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場 中 的 運 動 情 況 分 析 帶 電 粒 子 在 復(fù) 合 場 中 做 什 么 運 動 ， 取 決 于
14、帶 電 粒 子 所 受 的合 外 力 及 其 初 始 狀 態(tài) 的 速 度 ， 因 此 應(yīng) 把 帶 電 粒 子 的 運 動 情況 和 受 力 情 況 結(jié) 合 起 來 進 行 分 析 1當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，做勻速直線運動(如速度選擇器)2當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力等值反向，洛倫茲力提供向心力時，帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動 解 析 ：帶電質(zhì)點在運動過程中，重力做功，速度大小和方向發(fā)生變化，洛倫茲力的大小和方向也隨之發(fā)生變化，故帶電質(zhì)點不可能做直線運動，也不可能做勻減速運動和勻速圓周運動，C正確 答 案 ： C 2如圖所示，兩虛線之間的空間內(nèi)存在著正交或平行的勻強電場E和勻強磁場B，有一個帶正電的小球(電荷量為q、質(zhì)量為m)從電磁復(fù)合場上方的某一高度處自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的電磁復(fù)合場是() 答 案 ： CD
高考物理 增分策略三 3 電場和磁場課件
