2019-2020年高三物理二轮复习 带电粒子在复合场中的运动专题教学案

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1、2019-2020年高三物理二轮复习带电粒子在复合场中的运动专题教学案　　●知识网络　场运动性质研究方法典型实例带电粒子相邻区域存在匀强磁场和匀强电场磁场中的匀速直线运动、匀速圆周运动与电场中的匀变速直线运动、类平抛运动结合能量守恒或牛顿运动定律，注意从磁场进入电场或从电场进入磁场的分界状态质谱仪、回旋加速器同一区域同时存在匀强磁场和匀强电场匀速直线运动用平衡知识求解速度选择器磁流体发电机、电磁流量计、磁强计一般曲线运动能量守恒带电微粒同一区域同时存在匀强磁场、匀强电场和重力场匀速直线运动用平衡知识求解　匀速圆周运动利用牛顿运动定律结合圆周运动知识分析求解，此时重力

2、和电场力平衡　一般曲线运动　　有轨道束缚直轨道上的变速直线运动用牛顿运动定律分析加速度、速度的变化，特别注意洛伦兹力、弹力和摩擦力的变化　圆规道上的一般曲线运动用牛顿运动定律结合圆周运动知识分析加速度、速度的变化，特别注意洛伦兹力、弹力和摩擦力的变化　　　●高考考点　　考纲要求：知识点要求说明质谱仪，回旋加速器Ⅰ　　　复习指导：　　本考点是带电粒子在复合场中运动的知识，纵观近年高考题可以看出题型以计算题为主，试题侧重于考查带电粒子在磁场和电场、磁场和重力场以及磁、电、重三场所形成的复合场问题，大多是综合性试题。　　通过对近年高考题目的分析可以看出，由于复合场问题综合

3、性较强，覆盖考点较多，在现今的理综试题中是一个热点，xx年的高考出题的概率依然比较大。　　●要点精析　　☆带电粒子在复合场中运动规律分析：　　复合场一般包括重力场、电场和磁场，本单元所说的复合场指的是磁场与电场、磁场与重力场，或者是三场合一。　　1．三种场力的特点　　（1）重力的大小为mg，方向竖直向下。重力做功与路径无关，其数值除与带电粒子的质量有关外，还与始末位置的高度差有关。　　（2）电场力的大小为qE，方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关。电场力做功与路径无关，其数值除与带电粒子的电荷量有关外，还与始末位置的电势差有关。　　（3）洛仑兹力的大小跟速度

4、与磁场方向的夹角有关，当带电粒子的速度与磁场方向平行时f＝0；当带电粒子的速度与磁场方向垂直时f＝Bvq。洛仑兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面。无论带电粒子做什么运动，洛仑兹力都不做功。　　2．带电粒子在复合场中运动的处理方法．　　（1）正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提　　带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析。　　①当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，做匀速直线运动（如速度选择器）。　　②当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心

5、力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。　　③当带电粒子所受的合外力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程可能由几种不同的运动阶段所组成。　　（2）灵活选用力学规律是解决问题的关键　　①当带电粒子在复合场中做匀速运动时，应根据平衡条件列方程求解。　　②当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。　　③当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时，应选用动能定

6、理或能量守恒定律列方程求解．　　说明：　　①如果涉及两个带电粒子的碰撞问题，还要根据动量守恒定律列出方程，再与其它方程联立求解。　　②由于带电粒子在复合场中受力情况复杂，运动情况多变，往往出现临界问题，这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它方程联立求解。　　☆用力学观点分析带电体在复合场中运动：　　1．动力学观点：包括牛顿三大定律和运动学规律；　　2．动量观点：包括动量定理和动量守恒定律；　　3．能量观点：包括动能定理和能量守恒定律．　　其中：对单个物体讨论，宜用两大定理，涉及时间（或研

7、究力的瞬间作用）优先考虑动量定理，涉及位移优先考虑动能定理；对多个物体组成的系统讨论，则优先考虑两大守恒定律；涉及加速度的力学问题必定得用牛顿第二定律，必要时再用运动学公式。　　注意：洛伦兹力始终和速度方向垂直，永不做功；重力G对物体做功与路径无关，只取决于初末位置的高度差；电场力F对电荷做功与路径无关，只取决于初、末位置的电势差。　　☆几种常见的复合场问题：　　1．速度选择器：　　如图所示，当带正电粒子从左侧平行于极板射入时带电粒子同时受到电场力qE和洛仑兹力qvB作用，当两者等大反向时，粒子不偏转而是沿直线匀速运动，qE＝qvB，得以v＝E/B的速度沿垂直于