步步高高考物理二輪復(fù)習(xí)與增分策略專題五第課時(shí)帶電粒子在-在線瀏覽
2025-04-11 22:19本頁面
【正文】 場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的 時(shí)間 . 動(dòng)能 運(yùn)動(dòng)分解 f洛 ⊥ v tT＝θ2π 3 ．正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問題的前提 ： 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的 的 速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來進(jìn)行分析． 4 ．靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵 ： 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù) 列方程求解． 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解． 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解． 平衡條件 合外力 熱點(diǎn)題型例析 題型 1 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析 例 1 （ 9 分 ) 如圖 1 所示，在水平地面上方有一范圍足夠大的 互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，方向水平并垂直紙面向里．一質(zhì)量為 m 、帶電荷量 q的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面 ( 垂直于磁場(chǎng)方向的平面 ) 做速度大小為 v 的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為 g . 圖 1 ( 1) 求此區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向； ( 2) 若某時(shí)刻微粒在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到 P 點(diǎn)時(shí)，速度與水平方向的夾角為 60 176。第 2 課時(shí) 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 知識(shí)方法聚焦 知識(shí)回扣 1 ． 電場(chǎng)與磁場(chǎng)比較 ( 1) 帶電粒子 ( 不計(jì)重力 ) 在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可以分為兩種特殊類型：加速和偏轉(zhuǎn)．帶電粒子在電場(chǎng)中加速問題的分 析，通常利用動(dòng)能定理 qU ＝ 來求 vt． 而 帶電粒子在電場(chǎng)內(nèi)的偏轉(zhuǎn)常采用 的辦法來 處理． 12 m v 2t － 12 m v 20 運(yùn)動(dòng)分解 ( 2) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ① 若 v ∥ B ，帶電粒子以速度 v 做 直線運(yùn)動(dòng)，此情況下洛倫茲力 f ＝ 0. ② 若 v ⊥ B ，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度做 ． ( 3) 電場(chǎng)對(duì)電荷一定有力的作用，磁場(chǎng)對(duì) 有力的作用．靜電力的方向：正電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向 ；負(fù)電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向 ． ( 4) 靜電力做功與 無關(guān)，且等于電勢(shì)能的變化量；而洛倫茲力不做功． 勻速 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)電荷 相同 相反 路徑 2 ． 復(fù)合場(chǎng) 復(fù)合場(chǎng)一般包括 、 和 ，在同一區(qū)域，可能同時(shí)存在兩種或三種不同的場(chǎng)． 3 ． 帶電粒子的運(yùn)動(dòng) (1) 勻速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力 時(shí)帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如速度選擇器． (2) 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子所受的重力與靜電力 時(shí)，帶電粒子可以在洛倫茲力的作用下，在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)． 大小相等、方向相反 重力場(chǎng) 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 為零 (3) 較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力，且與 方向不在同一條直線上，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不是圓弧，也不是拋物線． (4) 分階段運(yùn)動(dòng) 帶電粒子可能依次通過幾個(gè)情況不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域情況發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)過程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成． 初速度 規(guī)律方法 1 ．帶電粒子在電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的分析思路 ： 若是直線運(yùn)動(dòng)一般采用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解；若是曲線運(yùn)動(dòng)一般是先把 ，然后用動(dòng)力學(xué)方法來求．在涉及功能轉(zhuǎn)化時(shí)常利用 定理來求． 2 ．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析思路 ： ( 1) 根據(jù) 確定圓心 。 ( 2) 利用平面幾何知識(shí)確定半徑 。 ，且已知 P 點(diǎn)與水平地面間的距離等于其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，求該微粒運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)與水平地面間的距離； ( 3) 當(dāng)帶電微粒運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)，將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉淼?/2( 方向不變，且不計(jì)電場(chǎng)變化對(duì)原磁場(chǎng)的影響 ) ，且?guī)щ娢⒘Ｄ苈渲恋孛妫髱щ娢⒘Ｂ渲恋孛鏁r(shí)的速度大?。? 審題突破 1. 帶電微粒能在混合場(chǎng)區(qū)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可以得出什么結(jié)論？ 2 ．若電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?2，運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？如何求落地時(shí)的速度大小呢？ 解析 ( 1) 由于帶電微?？梢栽陔妶?chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)沿豎直平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，表明帶電微粒所受的電場(chǎng)力和重力大小相等、方向相反，因此電場(chǎng)強(qiáng)度的方向豎直向上 (2 分 ) 設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為 E ，則有 mg ＝ qE ，即 E ＝ mg / q (2 分 ) (2) 設(shè)帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為 R ，根據(jù)牛頓第二定律和洛倫茲力公式有 q v B ＝ m v2/ R ， R ＝m vqB (4 分 ) 依題意可畫出帶電微粒做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系 可知，該微粒運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)與水平 地面的距離 hm＝52R ＝5 m v2 qB (2 分 ) (3) 將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉淼?1 /2 ，則電場(chǎng)力變?yōu)樵瓉淼?/ 2 ，即 F 電 ＝ mg /2 (2 分 ) 帶電微粒運(yùn)動(dòng)過程中，洛倫茲力不做功，所以它從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至地面的過程中，只有重力和電場(chǎng)力做功．設(shè)帶電微粒落地時(shí)的速度大小為 v t，根據(jù)動(dòng)能定理有 m g h m － Fh m ＝12m v 2t －12m v2
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