第3讲 带电粒子在复合场中运动.doc

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1、第3讲:带电粒子在复合场中运动1．高考预测从近三年高考试题看，电磁场知识是历年高考试题中考点分布重点区域，尤其是在力电综合试题中常巧妙地把电场、磁场的概念与牛顿定律、动能定理、动量等力学、电学有关知识有机地联系在一起，还能侧重于应用数学工具解决物理问题方面的考查。对07年、08年全国理综Ⅰ、Ⅱ两“场”试题（不包括电磁感应）统计来看平均约占总分23%，其他卷也都在23到36分之间．预计2009年高考占分比例仍在26%左右，计算题一般考查综合运用能力，知识覆盖面广，综合性强，多为综合场中带电粒子的运动问题。解析试题可以

2、完全按力学方法，从产生加速度和做功两个主要方面来展开思路，只是在粒子所受的各种机械力之外加上电场力罢了．热点1、力和运动的关系：根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解．热点2、功能关系：根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场．因此要熟悉各种力做功的特点．处理带电粒子在电场、磁场中的运动，还应画好示意图，在画图的基础上特别注意运用几何知识寻找关系．特别要注意训练“三维”图的识别．带电粒子在电场、磁

3、场中的运动与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题有可能以科学技术的具体问题为背景。2．知识点拨1、复合场1．指电场、磁场和重力场并存，或其中两场并存，或分区存在。(组合场和叠加场)2．电场力和重力对带电体做功与路径无关，而磁场力对带电体不做功2、运动分析1．当带电体所受合力为零时，将处于静止或匀速直线运动状态。2．当带电体作匀速圆周运动时，若洛仑兹力作向心力，则其余各力的合力必为零。3．当带电体作受合力大小与方向均变化时，将作非匀变速曲线运动。3、解题方法及关键1．寻找突破口（程序法：顺藤摸瓜，逆

4、向思维法：反其道而行之，中间处理法：打蛇要打七寸）2．画好轨迹图（在画图的基础上特别注意运用几何知识寻找关系）3．巧选力学规律（力和运动的关系：根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解．功能关系：根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场．因此要熟悉各种力做功的特点．在解决带电粒子在复合场中的运动问题时，正确分析带电粒子的受力情况及运动特征是解题的前提，灵活选用力学规律是解题的关键。解决这类题时一定要

5、注意临界条件的挖掘：如“恰好”、“最大”、“最多”、“至少”……等关键词，往往是解题的突破口。）3．典型问题分析类型一：带电粒子在组合场里的运动例：在如图所示的直角坐标系中，在y≥0的区域内有一垂直于xOy平面的匀强磁场，在第四象限内有一平行于x轴方向的匀强电场。现使一个质量为m的带电粒子，从坐标原点O以速度V沿y轴正方向射入匀强磁场，带电粒子从点P（a，0）射出磁场，最后再从Q点射出匀强电场，射出电场时粒子速度跟y轴的夹角为1200。（粒子重力不计）求：①带电粒子从O点射入磁场，到达P点经历的时间。②匀强电场的场

6、强与匀强磁场的磁感应强度大小的比值。解：（1）由题意可得，在磁场中运动如图所示OP=a=2R所以故（2）设匀强电场的场强大小为E，粒子在Q点射出电场的速度为Vt即与y轴的夹角为，则tan=所以故针对训练：1．如图7－9所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U,带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则：粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为（）v0MNBφvrθdO(b)(a)θvv0A、d随v0增大而增大，d与U

7、无关B、d随v0增大而增大，d随U增大而增大v0MNBC、d随U增大而增大，d与v0无关D、d随v0增大而增大，d随U增大而减小解析：带电粒子射出电场时速度的偏转角为θ，如图所示，有：，又，而，A正确．2．在如图所示的空间区域里，y轴左方有一匀强电场，场强方向跟y轴负方向成30°角，大小为E=4．0×105N/C，y轴右方有一垂直纸面的匀强磁场，有一质子以速度υ0=2.0×106m/s由x轴上A点（OA=10cm）第一次沿轴正方向射入磁场，第二次沿x轴负方向射入磁场，回旋后都垂直射入电场，最后又进入磁场，已知质子质

8、量m为1．6×10-27kg，求：（1）匀强磁场的磁感应强度；（2）质子两次在磁场中运动的时间之比；（3）质子两次在电场中运动的时间各为多少．【解析】（1）如图所示，设质子第一、第二次由B、C两点分别进入电场，轨迹圆心分别为O1和O2．所以：sin30°=，R=2×OA，由B==0.1T，得．（2）从图中可知，第一、第二次质子在磁场中转过的角度分别为