高考物理一輪復(fù)習(xí)專題七帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動精講深剖1102365

《高考物理一輪復(fù)習(xí)專題七帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動精講深剖1102365》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí)專題七帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動精講深剖1102365（11頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題七 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動【專題解讀】一、復(fù)合場與組合場1復(fù)合場：電場、磁場、重力場共存，或其中某兩場共存2組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，電場、磁場交替出現(xiàn)二、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動分類1靜止或勻速直線運(yùn)動當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動2勻速圓周運(yùn)動當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等、方向相反時(shí)，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動3非勻變速曲線運(yùn)動當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動，這時(shí)粒子運(yùn)動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線4

2、分階段運(yùn)動帶電粒子可能依次通過幾個(gè)情況不同的復(fù)合場區(qū)域，其運(yùn)動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運(yùn)動過程由幾種不同的運(yùn)動階段組成1判斷正誤(1)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動一定要考慮重力()(2)帶電粒子在復(fù)合場中不可能處于靜止?fàn)顟B(tài)()(3)帶電粒子在復(fù)合場中不可能做勻速圓周運(yùn)動()(4)帶電粒子在復(fù)合場中做勻變速直線運(yùn)動時(shí)，一定不受洛倫茲力作用()(5)帶電粒子在復(fù)合場中做圓周運(yùn)動時(shí)，一定是重力和電場力平衡，洛倫茲力提供向心力()(6)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動涉及功能關(guān)系時(shí)，洛倫茲力可能做功()2(多選)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(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B，有一個(gè)帶正電的小球(電荷量為q、質(zhì)量

3、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電、磁復(fù)合場的是()【答案】CD. 【解析】A圖中小球受重力、向左的電場力、向右的洛倫茲力，下降過程中速度一定變大，故洛倫茲力一定增大，不可能一直與電場力平衡，故合力不可能一直向下，故一定做曲線運(yùn)動，故A錯(cuò)誤B圖中小球受重力、向上的電場力、垂直紙面向外的洛倫茲力，合力與速度方向一定不共線，故一定做曲線運(yùn)動，故B錯(cuò)誤C圖中小球受重力、向左上方的電場力、水平向右的洛倫茲力，若三力平衡，則小球做勻速直線運(yùn)動，故C正確D圖中小球受向下的重力和向上的電場力，合力一定與速度共線，故小球一定做直線運(yùn)動，故D正確3(多選)在空間某一區(qū)域

4、里，有豎直向下的勻強(qiáng)電場E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B，且兩者正交有兩個(gè)帶電油滴，都能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，如右圖所示，則兩油滴一定相同的是()A帶電性質(zhì)B運(yùn)動周期C運(yùn)動半徑 D運(yùn)動速率【答案】AB.4(2017湖北襄陽調(diào)研)如圖所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為()Ad隨v0增大而增大，d與U無關(guān)Bd隨v0增大而增大，d隨U增大而增大Cd隨U增大而增大，d與v0無關(guān)Dd隨v0增大而增大，d隨U增大而減

5、小【答案】A.【解析】設(shè)粒子從M點(diǎn)進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小為v，該速度與水平方向的夾角為，故有v.粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動半徑為r.而MN之間的距離為d2rcos .聯(lián)立解得d2，故選項(xiàng)A正確考向一帶電粒子在組合場中的運(yùn)動1是否考慮粒子重力的三種情況(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而對于一些宏觀物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般應(yīng)當(dāng)考慮其重力(2)在題目中有明確說明是否要考慮重力的，這種情況比較正規(guī)，也比較簡單(3)不能直接判斷是否要考慮重力的，在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動分析時(shí)，要由分析結(jié)果確定是否要考慮重力2“電偏轉(zhuǎn)”與“磁偏轉(zhuǎn)”的

6、比較垂直電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(不計(jì)重力)垂直磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(不計(jì)重力)受力情況電場力FEqE，其大小、方向不變，與速度v無關(guān)，F(xiàn)E是恒力洛倫茲力FBqvB，其大小不變，方向隨v而改變，F(xiàn)B是變力軌跡拋物線圓或圓的一部分運(yùn)動軌跡求解方法利用類似平拋運(yùn)動的規(guī)律求解：vxv0，xv0tvyt，yt2偏轉(zhuǎn)角：tan 半徑：r周期：T偏移距離y和偏轉(zhuǎn)角要結(jié)合圓的幾何關(guān)系利用圓周運(yùn)動規(guī)律討論求解運(yùn)動時(shí)間ttT動能變化不變命題角度1：先電場后磁場對于粒子從電場進(jìn)入磁場的運(yùn)動，常見的有兩種情況：(1)先在電場中做加速直線運(yùn)動，然后進(jìn)入磁場做圓周運(yùn)動(如圖甲、乙所示)在電場中利用動能定理或運(yùn)動學(xué)公式求粒子剛進(jìn)

7、入磁場時(shí)的速度(2)先在電場中做類平拋運(yùn)動，然后進(jìn)入磁場做圓周運(yùn)動(如圖丙、丁所示)在電場中利用平拋運(yùn)動知識求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度【例1】 (多選)在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P和P3，經(jīng)電壓為U的電場加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖所示已知離子P在磁場中轉(zhuǎn)過30后從磁場右邊界射出在電場和磁場中運(yùn)動時(shí)，離子P和P3()A在電場中的加速度之比為11B在磁場中運(yùn)動的半徑之比為1C在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為12D離開電場區(qū)域時(shí)的動能之比為13【答案】BCD【例2】如圖所示，坐標(biāo)平面第象限內(nèi)存在大小為E4105 N/C、方向水平向左的勻

8、強(qiáng)電場，在第象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場質(zhì)量與電荷量之比為41010 kg/C的帶正電粒子從x軸上的A點(diǎn)以初速度v02107 m/s垂直x軸射入電場，OA0.2 m，不計(jì)重力求：(1)粒子經(jīng)過y軸時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離；(2)若要求粒子不能進(jìn)入第象限，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍(不考慮粒子第二次進(jìn)入電場后的運(yùn)動情況)【答案】(1)0.4 m(2)B(22)102T命題角度2：先磁場后電場對于粒子從磁場進(jìn)入電場的運(yùn)動，常見的有兩種情況：(1)進(jìn)入電場時(shí)粒子速度方向與電場方向相同或相反(2)進(jìn)入電場時(shí)粒子速度方向與電場方向垂直(如圖甲、乙所示)【例3】如圖，在x軸上方存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度

9、大小為B，方向垂直于紙面向外；在x軸下方存在勻強(qiáng)電場，電場方向與xOy平面平行，且與x軸成45夾角一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以速度v0從y軸上P點(diǎn)沿y軸正方向射出，一段時(shí)間后進(jìn)入電場，進(jìn)入電場時(shí)的速度方向與電場方向相反；又經(jīng)過一段時(shí)間T0，磁場方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蚶铮笮〔蛔?，不?jì)重力(1)求粒子從P點(diǎn)出發(fā)至第一次到達(dá)x軸時(shí)所需的時(shí)間；(2)若要使粒子能夠回到P點(diǎn)，求電場強(qiáng)度的最大值【答案】(1)(2) qEmav0at2聯(lián)立式得t2根據(jù)題意，要使粒子能夠回到P點(diǎn)，必須滿足t2T0聯(lián)立式得，電場強(qiáng)度的最大值為E【例4】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，在D處沿圖示方向以一定

10、的速度射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里結(jié)果離子正好從距A點(diǎn)為d的小孔C沿垂直于電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，此電場方向與AC平行且向上，最后離子打在G處，而G處距A點(diǎn)2d(AGAC)不計(jì)離子重力，離子運(yùn)動軌跡在紙面內(nèi)求：(1)此離子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑r；(2)離子從D處運(yùn)動到G處所需時(shí)間；(3)離子到達(dá)G處時(shí)的動能【答案】(1)d(2)(3)方法總結(jié)帶電粒子在組合場中的運(yùn)動問題的分析方法考向二帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動1帶電粒子在疊加場中無約束情況下的運(yùn)動情況分類(1)磁場力、重力并存若重力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動

11、，因洛倫茲力不做功，故機(jī)械能守恒，由此可求解問題(2)電場力、磁場力并存(不計(jì)重力的微觀粒子)若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電體做勻速直線運(yùn)動若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電體將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動，因洛倫茲力不做功，可用動能定理求解問題(3)電場力、磁場力、重力并存若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒或動能定理求解問題2帶電粒子在疊加場中有約束情況下的運(yùn)動帶電體在復(fù)合場中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下，常見的運(yùn)動形式有直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動，此時(shí)解題要通過受力分析明確變力、恒力做功

12、情況，并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，運(yùn)用動能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求出結(jié)果階梯練習(xí)1. (多選)如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場E和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B，在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab、ac方向拋出兩帶電小球，不考慮兩帶電小球間的相互作用，兩小球所帶電荷量始終不變，關(guān)于小球的運(yùn)動，下列說法正確的是()A沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運(yùn)動B若沿ab運(yùn)動小球做直線運(yùn)動，則該小球帶正電，且一定是勻速運(yùn)動C若沿ac運(yùn)動小球做直線運(yùn)動，則該小球帶負(fù)電，可能做勻加速運(yùn)動D兩小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能均保持不變【答案】AB.2(2017安徽淮北模擬)如圖，空間區(qū)域、有勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，

13、MN、PQ為理想邊界，區(qū)域高度為d，區(qū)域的范圍足夠大勻強(qiáng)電場方向豎直向上；、區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶電小球從磁場上方的O點(diǎn)由靜止開始下落，進(jìn)入場區(qū)后，恰能做勻速圓周運(yùn)動已知重力加速度為g.(1)試判斷小球的電性并求出電場強(qiáng)度E的大小；(2)若帶電小球能進(jìn)入?yún)^(qū)域，則h應(yīng)滿足什么條件？(3)若帶電小球運(yùn)動一定時(shí)間后恰能回到O點(diǎn)，求它釋放時(shí)距MN的高度h.【答案】(1)正電(2)h(3)【解析】(1)帶電小球進(jìn)入復(fù)合場后，恰能做勻速圓周運(yùn)動，即所受合力為洛倫茲力，則重力與電場力大小相等，方向相反，重力豎直向下，電場力豎直向上，即小球帶正電則有qEmg，解得E.- 11 -