高二物理磁场

1、专题九专题九 磁场磁场考情深度解读考情深度解读专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 一、三种场力的综合比较一、三种场力的综合比较场力场力比较项目比较项目电场力电场力洛伦兹力洛伦兹力重力重力力的大小力的大小FEq与电荷的运与电荷的运动情况无关，动情况无关，在匀强电场中在匀强电场中为恒力为恒力与速度大小和方向有关，与速度大小和方向有关，电荷静止或速度方向与磁电荷静止或速度方向与磁场方向平行时不受洛沦兹场方向平行时不受洛沦兹力力电荷运动方向与磁场方电荷运动方向与磁场方向垂直时洛伦兹力最大，向垂直时洛伦兹力最大，fqBvGmg与物体的运动与物体的运动状态无关，在地状态无关，在地球表面附近可以球表面附

2、近可以看成一个恒力看成一个恒力专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 场力场力比较项目比较项目电场力电场力洛伦兹力洛伦兹力重力重力力的方向力的方向正电荷受到电场正电荷受到电场力方向与力方向与E方向相同方向相同负电荷受到电场负电荷受到电场力方向与力方向与E方向相反方向相反F与与E方向互相平方向互相平行行洛伦兹力方向垂洛伦兹力方向垂直于磁场方向和速直于磁场方向和速度方向所确定的平度方向所确定的平面面用左手定则确定用左手定则确定洛伦兹力的方向，洛伦兹力的方向，应注意电荷的正负应注意电荷的正负方向总是竖直方向总是竖直向下向下与重力加速度与重力加速度方向相同方向相同专题九专题九 考情深度解读考情深度解读

3、 场力场力比较项目比较项目电场力电场力洛伦兹力洛伦兹力重力重力作用效果作用效果可以改变速度的大小和可以改变速度的大小和方向方向只能改变速度的只能改变速度的方向，而不能改方向，而不能改变速度的大小变速度的大小可以改变速度的大可以改变速度的大小和方向小和方向专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 场力场力比较项目比较项目电场力电场力洛伦兹力洛伦兹力重力重力做功特点做功特点做多少功与路径无关，做多少功与路径无关，而与初末位置之间的电而与初末位置之间的电势差有关电场力做正势差有关电场力做正功，电势能减少；电场功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加力做负功，电势能增加洛伦兹力对电荷洛伦兹力对电荷不做功

4、，因为洛不做功，因为洛伦兹力方向总是伦兹力方向总是和速度方向垂直和速度方向垂直做多少功与路径无做多少功与路径无关，而与初末位置关，而与初末位置之 间 的 高 度 差 有之 间 的 高 度 差 有关重力做正功，关重力做正功，重力势能减少；重重力势能减少；重力做负功，重力势力做负功，重力势能增加能增加专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 二、安培力与洛伦兹力的对比二、安培力与洛伦兹力的对比比较项目比较项目安培力安培力洛伦兹力洛伦兹力作用对象作用对象通电导体通电导体(电流电流)运动电荷运动电荷力的大小力的大小I和和B垂直时最大：垂直时最大：F安安BIlI和和B平行时最小：平行时最小：F安安0v和和

5、B垂直时最大：垂直时最大：F洛洛qvBv和和B平行时最小：平行时最小：F洛洛0力的方向力的方向左手定则：左手定则：F安安与与I垂直，与垂直，与B垂直，垂直，F安安总垂直于总垂直于I与与B确确定的平面定的平面左手定则：左手定则：F洛洛与与v垂直，与垂直，与B垂直，垂直，F洛洛总垂直于总垂直于v与与B确确定的平面定的平面专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 比较项目比较项目安培力安培力洛伦兹力洛伦兹力做功情况做功情况安培力做功，将电能转化安培力做功，将电能转化为其他能；克服安培力做为其他能；克服安培力做功，将其他能转化为电能功，将其他能转化为电能洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功作

6、用效果作用效果改变导体棒的运动状态改变导体棒的运动状态只改变电荷的速度方向，不只改变电荷的速度方向，不改变速度大小改变速度大小专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 比较项目比较项目安培力安培力洛伦兹力洛伦兹力联系联系安培力实际上是在导线中定向运动的电荷所受到的洛安培力实际上是在导线中定向运动的电荷所受到的洛伦兹力的宏观表现伦兹力的宏观表现洛伦兹力的方向和安培力的方向均用左手定则判断洛伦兹力的方向和安培力的方向均用左手定则判断专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 三、带电粒子在电场和磁场中运动的比较三、带电粒子在电场和磁场中运动的比较运动形式运动形式比较项目比较项目带电粒子在匀强带电粒子在匀

7、强电场中加速电场中加速(v0与与电场线平行或为电场线平行或为零零)带电粒子在带电粒子在匀强电场中匀强电场中偏转偏转(v0E)带电粒子在匀带电粒子在匀强磁场中匀速强磁场中匀速运动运动(v0与磁感与磁感线平行线平行)带电粒子在带电粒子在匀强磁场中匀强磁场中偏转偏转(v0与磁与磁感线垂直感线垂直)受力特点受力特点受到恒定的电场力；电场力受到恒定的电场力；电场力做功做功不受磁场力作不受磁场力作用用受磁场力作受磁场力作用；但磁场用；但磁场力不做功力不做功专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 运动形式运动形式比较项目比较项目带电粒子在带电粒子在匀强电场中匀强电场中加速加速(v0与电与电场线平行或场线平行

8、或为零为零)带电粒子在带电粒子在匀强电场中匀强电场中偏转偏转(v0E)带电粒子在带电粒子在匀强磁场中匀强磁场中匀速运动匀速运动(v0与磁感线平与磁感线平行行)带电粒子在带电粒子在匀强磁场中匀强磁场中偏转偏转(v0与磁与磁感线垂直感线垂直)运动特征运动特征匀变速直线匀变速直线运动运动类平抛运动类平抛运动匀速直线运匀速直线运动动匀速圆周运匀速圆周运动动研究方法研究方法牛顿运动定牛顿运动定律、匀变速律、匀变速运动规律运动规律牛顿运动定牛顿运动定律、匀变速律、匀变速运动公式、运动公式、正交分解法正交分解法匀速直线运匀速直线运动公式动公式牛顿运动定牛顿运动定律、向心力律、向心力公式、圆的公式、圆的几何知

9、识几何知识专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 运动形式运动形式比较项目比较项目带 电 粒 子 在带 电 粒 子 在匀 强 电 场 中匀 强 电 场 中加速加速(v0与电与电场 线 平 行 或场 线 平 行 或为零为零)带 电 粒 子 在带 电 粒 子 在匀 强 电 场 中匀 强 电 场 中偏转偏转(v0E)带 电 粒 子 在带 电 粒 子 在匀 强 磁 场 中匀 强 磁 场 中匀速运动匀速运动(v0与 磁 感 线 平与 磁 感 线 平行行)带 电 粒 子 在带 电 粒 子 在匀 强 磁 场 中匀 强 磁 场 中偏转偏转(v0与磁与磁感线垂直感线垂直)表达方式表达方式如 何 求 运 动如 何

10、 求 运 动时 间 、 速 度时 间 、 速 度和位移和位移如 何 求 飞 行如 何 求 飞 行时 间 、 偏 移时 间 、 偏 移量和偏转角量和偏转角如 何 求 时 间如 何 求 时 间和偏转角和偏转角专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 运动形式运动形式比较项目比较项目带电粒子在匀带电粒子在匀强电场中加速强电场中加速(v0与电场线与电场线平行或为零平行或为零)带电粒子在匀带电粒子在匀强电场中偏转强电场中偏转(v0E)带电粒子在匀带电粒子在匀强磁场中匀速强磁场中匀速运动运动(v0与磁与磁感线平行感线平行)带电粒子在匀带电粒子在匀强磁场中偏转强磁场中偏

11、转(v0与磁感线与磁感线垂直垂直)运动情景运动情景专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 四、带电粒子四、带电粒子(质点质点)在复合场中的运动在复合场中的运动1带电质点带电质点(考虑重力考虑重力)在复合场中的运动在复合场中的运动(1)带点质点在复合场中的运动有两种情况：一是带点质点在复合场中的运动有两种情况：一是“叠加式叠加式”复复合场，即重力场、电场和磁场三者或其中任意两者共存于同一区合场，即重力场、电场和磁场三者或其中任意两者共存于同一区域的场；一是域的场；一是“组合式组合式”复合场，指电场与磁场同时存在，但不重复合场，指电场与磁场同时存在，但不重叠出现在同一区域的情况带电质点在复合场中的

12、运动叠出现在同一区域的情况带电质点在复合场中的运动(包括平衡包括平衡)说到底仍然是一个力学问题，只要掌握好不同的场对带电体作用说到底仍然是一个力学问题，只要掌握好不同的场对带电体作用力的特点，从分析带电体的受力情况和运动情况着手，充分发掘力的特点，从分析带电体的受力情况和运动情况着手，充分发掘隐含条件，建立清晰的物理情景，最终把物理模型转化成数学表隐含条件，建立清晰的物理情景，最终把物理模型转化成数学表达式，即可求解达式，即可求解(2)解决复合场中带电质点运动的问题可从以下解决复合场中带电质点运动的问题可从以下两个方面入手：两个方面入手：动力学观点动力学观点(牛顿运动定律和运动学方程牛顿运动定

13、律和运动学方程)；能能量观点量观点(动能定理和机械能守恒定律或能量守恒定律动能定理和机械能守恒定律或能量守恒定律)专题九专题九 考情深度解读考情深度解读 2带电粒子带电粒子(不计重力不计重力)在复合场中的运动在复合场中的运动 (1)带电粒子在复合场中只受电场力和洛伦兹力的作用，电带电粒子在复合场中只受电场力和洛伦兹力的作用，电场力的方向由电性和电场方向共同决定，洛伦兹力方向要用左场力的方向由电性和电场方向共同决定，洛伦兹力方向要用左手定则准确判断手定则准确判断(2)对于对于“组合式组合式”的复合场中带电粒子的运的复合场中带电粒子的运动问题，往往是由粒子在电场和磁场中的两个运动动问题，往往是由粒

14、子在电场和磁场中的两个运动“连接连接”而而成，因此对粒子经过连接点的速度大小和方向的分析是衔接两成，因此对粒子经过连接点的速度大小和方向的分析是衔接两个运动的关键，一般是解题的突破口个运动的关键，一般是解题的突破口(3)“对称性对称性”是带电粒子是带电粒子在复合场中运动问题经常呈现的一个特点，成为解题的另一突在复合场中运动问题经常呈现的一个特点，成为解题的另一突破口破口要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究 探究点一磁场对通电导线的作用力探究点一磁场对通电导线的作用力例例1 1 20112011课标全国卷课标全国卷 电磁轨道炮工作原理如图电磁轨道炮工作原理如图391所示

15、待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强可视为匀强磁场磁场)，磁感应强度的大小与，磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是倍，理论上可采用的办法是()专题九

16、专题九 要点热点探究要点热点探究A A只将轨道长度只将轨道长度L L变为原来的变为原来的2 2倍倍B B只将电流只将电流I I增加至原来的增加至原来的2 2倍倍C C只将弹体质量减至原来的一半只将弹体质量减至原来的一半D D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L L变为原来的变为原来的2 2倍，倍，其他量不变其他量不变专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【点评】本题以近代科技在国防中的应用为背景考查通电【点评】本题以近代科技在国防中的应用为背景考查通电导体在磁场中的运动问题，可应用动能定理分析电磁炮射出导体在磁场中的运动问

17、题，可应用动能定理分析电磁炮射出时的速度与电流、质量及轨道长度的关系，明确磁感应强度时的速度与电流、质量及轨道长度的关系，明确磁感应强度随电流的变化关系是解题的关键随电流的变化关系是解题的关键专题九专题九 要点热点探究要点热点探究20112011上海卷上海卷 如图如图392所示，质量为所示，质量为m、长为长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场，并处于匀强磁场中当导线中通以沿中当导线中通以沿x正方向的电流正方向的电流I，且导线保持静止时，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为悬线与竖直方向夹角为.则磁感应强度方向和大小可能为则磁感应强度方向和大小可能为(

18、)专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究 探究点二带电粒子在磁场中的运动探究点二带电粒子在磁场中的运动解析带电粒子在磁场中运动的问题，应画出运动轨迹示意图，解析带电粒子在磁场中运动的问题，应画出运动轨迹示意图，确定轨迹圆的圆心是关键常用下列方法确定圆心：已知轨迹确定轨迹圆的圆心是关键常用下列方法确定圆心：已知轨迹上某两点速度方向，作出过两点的速度的垂线，两条垂线的交点上某两点速度方向，作出过两点的速度的垂线，两条垂线的交点即圆心；已知轨迹上两个点的位置，两点连线的中垂线过圆即圆心；

19、已知轨迹上两个点的位置，两点连线的中垂线过圆心心带电粒子在磁场中运动侧重于运用数学知识带电粒子在磁场中运动侧重于运用数学知识(圆与三角形知识圆与三角形知识)求解，带电粒子在磁场中偏转的角度、初速度与磁场边界的夹角求解，带电粒子在磁场中偏转的角度、初速度与磁场边界的夹角往往是解题的关键，角度是确定圆心、运动方向的依据，更是计往往是解题的关键，角度是确定圆心、运动方向的依据，更是计算带电粒子在磁场中运动时间的桥梁，如带电粒子在磁场中运动算带电粒子在磁场中运动时间的桥梁，如带电粒子在磁场中运动的时间为的时间为t(是圆弧对应的圆心角是圆弧对应的圆心角)专题九专题九 要点热点探究要点热点探究带电粒子在磁

20、场中的运动半径不仅关联速度的求解，而且带电粒子在磁场中的运动半径不仅关联速度的求解，而且在首先确定了运动半径的情况下，可利用半径发现题中隐含的在首先确定了运动半径的情况下，可利用半径发现题中隐含的几何关系几何关系专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【点评】【点评】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的最长时间带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的最长时间为其运动轨迹所对应的圆心角为为其运动轨迹所对应的圆心角为90，据此画出运动轨迹，据此画出运动轨迹进行

21、求解确定带电粒子在磁场中做匀速圆周运动圆心的方法进行求解确定带电粒子在磁场中做匀速圆周运动圆心的方法有：有：圆心位于轨迹上某两点速度方向垂线的交点上；圆心位于轨迹上某两点速度方向垂线的交点上；将轨将轨迹上的两位置连成弦，圆心就在弦的中垂线上；迹上的两位置连成弦，圆心就在弦的中垂线上；将两个速度将两个速度方向延长相交，圆心就在两速度方向夹角的补角的角平分线方向延长相交，圆心就在两速度方向夹角的补角的角平分线上上专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【高考命题者说】【高考命题者说】 本题考查考生运用带电粒子在磁场中本题考查考生运用带电粒子在磁场中运动的规律综合分析解决问题的能力解决问题的关键是要找

22、运动的规律综合分析解决问题的能力解决问题的关键是要找到最后离开磁场的粒子也是在磁场中运动时间最长的粒子的运到最后离开磁场的粒子也是在磁场中运动时间最长的粒子的运动轨迹试题中动轨迹试题中“从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一”的叙述给出的叙述给出了在磁场中运动时间最长的粒子的运动时间经过分析，粒子了在磁场中运动时间最长的粒子的运动时间经过分析，粒子运动的半径满足题给的条件且是四分之一圆弧的轨迹只能是与运动的半径满足题给的条件且是四分之一圆弧的轨迹只能是与磁场的上边界相切的一

23、段圆弧画出其运动轨迹，就可以利用磁场的上边界相切的一段圆弧画出其运动轨迹，就可以利用图中的几何关系求解图中的几何关系求解专题九专题九 要点热点探究要点热点探究本题对考生的分析能力要求较高试题抽样统计难度为本题对考生的分析能力要求较高试题抽样统计难度为0.134，区分度为，区分度为0.603.有有41%的考生得的考生得0分，分，41%的考生得的考生得4分，分，5%的考生得的考生得6分分(引自教育部考试中心引自教育部考试中心2011课程标准实验高考理科试题课程标准实验高考理科试题分析第分析第158页页)专题九专题九 要点热点探究要点热点探究2011海南卷海南卷 空间存在方向垂直于纸面向里的匀空间存

24、在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图强磁场，图394中的正方形为其边界一细束由两种粒子组中的正方形为其边界一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射这两种粒子带同种点入射这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子不计重力下列说法正确的是不同速率的粒子不计重力下列说法正确的是()专题九专题九 要点热点探究要点热点探究A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同入射速度相

25、同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大一定越大专题九专题九 要点热点探究要点热点探究例例2变式题变式题BD【解析】【解析】 带电粒子进入磁场中后，在洛带电粒子进入磁场中后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，轨道半径伦兹力的作用下做匀速圆周运动，轨道半径R因所有粒因所有粒子比荷相同，若入射速度相同，则轨道半径相同，轨迹一定相子比荷相同，若入射速度相同，则轨道半径相同，轨迹一定相同，同，B选项正确；所有带电粒

26、子做圆周运动周期选项正确；所有带电粒子做圆周运动周期T相同，相同，所以轨迹所对圆心角越大的粒子在磁场中运动时间越长，所以轨迹所对圆心角越大的粒子在磁场中运动时间越长，D选项选项正确；若带电粒子能从磁场左边界射出，即使入射速度不同，正确；若带电粒子能从磁场左边界射出，即使入射速度不同，所用时间也一定相同，因为此情况时轨迹所对圆心角均为所用时间也一定相同，因为此情况时轨迹所对圆心角均为180，这些粒子的轨迹与入射速度有关，故这些粒子的轨迹与入射速度有关，故AC选项错误选项错误专题九专题九 要点热点探究要点热点探究 探究点三带电粒子在组合场中的运动探究点三带电粒子在组合场中的运动(含先后场含先后场)

27、1组合场组合场(1)组合场是指电场和磁场独立存在于不同的空间，电场和磁组合场是指电场和磁场独立存在于不同的空间，电场和磁场不重叠，分别位于某一直线边界两侧的情况，例如回旋加速场不重叠，分别位于某一直线边界两侧的情况，例如回旋加速器器组合场分不同方向的电场组合、不同方向的磁场组合、电场组合场分不同方向的电场组合、不同方向的磁场组合、电场和磁场组合等情况和磁场组合等情况(2)带电粒子在组合场中运动的处理方法带电粒子在组合场中运动的处理方法准确画出粒子的运动轨迹图准确画出粒子的运动轨迹图确定粒子在组合场交界位置的速度的大小与方向确定粒子在组合场交界位置的速度的大小与方向专题九专题九 要点热点探究要点

28、热点探究带电粒子在组合场中的运动问题中，一般不计重力，粒带电粒子在组合场中的运动问题中，一般不计重力，粒子在电场或磁场中运动时，只考虑带电粒子受到的电场力或洛子在电场或磁场中运动时，只考虑带电粒子受到的电场力或洛伦兹力的作用伦兹力的作用2 2先后场先后场(1)(1)先后场是指同一空间区域先后存在不同场的情况，如某先后场是指同一空间区域先后存在不同场的情况，如某一空间区域先存在电场，后来电场消失又出现磁场一空间区域先存在电场，后来电场消失又出现磁场专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(2)(2)带电粒子在先后场中运动的处理方法带电粒子在先后场中运动的处理方法当空间某一区域出现电场时，如果不计重

29、力和空气阻力，当空间某一区域出现电场时，如果不计重力和空气阻力，带电粒子以一定的初速度垂直电场方向射入电场时，粒子做类带电粒子以一定的初速度垂直电场方向射入电场时，粒子做类平抛运动，可用运动的合成与分解求解，将带电粒子在匀强电平抛运动，可用运动的合成与分解求解，将带电粒子在匀强电场中的运动分解为沿着电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场中的运动分解为沿着电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场方向的匀速直线运动进行分析；当电场消失而出现磁场时，场方向的匀速直线运动进行分析；当电场消失而出现磁场时，带电粒子仍以一定的初速度垂直磁场方向射入匀强磁场时，粒带电粒子仍以一定的初速度垂直磁场方向射入匀强磁场时

30、，粒子做匀速圆周运动，可利用牛顿第二定律列出洛伦兹力提供向子做匀速圆周运动，可利用牛顿第二定律列出洛伦兹力提供向心力的方程求解心力的方程求解专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究【解析】【解析】 在在01 s内，粒子在电场力作用下，带电粒子在内，粒子在电场力作用下，带电粒子在x方向上做匀速运动：方向上做匀速运动：vxv0在在y方向上做匀加速运动：方向上做匀加速运动：vy1 s末粒子的速度末粒子的速度v1设设v1与水平方向的夹角为与水平方向的夹角为，则，则tan专题九专题九 要点热点探究要点热点探究代入数据解得代入数据解

31、得v1 m/s，45(2)1 s2 s内，粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律内，粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律qv1B0得得R1粒子的做圆周运动的周期粒子的做圆周运动的周期T1 s专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(3)粒子的运动轨迹如图所示粒子的运动轨迹如图所示(圆与抛物线的交点水平距离圆与抛物线的交点水平距离大致相等、第二个圆比第一个圆大大致相等、第二个圆比第一个圆大)专题九专题九 要点热点探究要点热点探究带电粒子在带电粒子在(2n1) s2n s(n1,2,3)内做圆周运动的轨内做圆周运动的轨迹如图所示迹如图所示专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点

32、探究要点热点探究【点评】【点评】 解答带电粒子在组合场中的连续运动问题，关键解答带电粒子在组合场中的连续运动问题，关键在于正确画出带电粒子在不同区域中的运动轨迹，而要正确画在于正确画出带电粒子在不同区域中的运动轨迹，而要正确画出带电粒子的轨迹，则需要特别注意在不同场交界处带电粒子出带电粒子的轨迹，则需要特别注意在不同场交界处带电粒子的运动方向，正确画出粒子在交界处的速度方向是确定带电粒的运动方向，正确画出粒子在交界处的速度方向是确定带电粒子运动轨迹的关键本题中电场和磁场交替变化，下面的变式子运动轨迹的关键本题中电场和磁场交替变化，下面的变式题则是带电粒子在组合场中的运动题则是带电粒子在组合场中

33、的运动专题九专题九 要点热点探究要点热点探究 2011全国卷全国卷 如图如图396所示，与水平面成所示，与水平面成45角的平面角的平面MN将空间分成将空间分成和和两个区域一质量为两个区域一质量为m、电荷量为电荷量为q(q0)的粒子以速度的粒子以速度v0从平面从平面MN上的上的P0点水平向右点水平向右射入射入区粒子在区粒子在区运动时，只受到大小不变、方向竖直区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为向下的电场作用，电场强度大小为E；在；在区运动时，只受到区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向，方向垂直于纸面向里求

34、粒子首次从里求粒子首次从区离开时到出发点区离开时到出发点P0的距离粒子的重的距离粒子的重力可以忽略力可以忽略专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究例例3变式题变式题【解析】带电粒子进入电场后，在电场力的作用下沿抛物【解析】带电粒子进入电场后，在电场力的作用下沿抛物线运动，其加速度方向竖直向下，设其大小为线运动，其加速度方向竖直向下，设其大小为a，由牛顿第二定，由牛顿第二定律得律得qEma设经过时间设经过时间t0，粒子从平面，粒子从平面MN上的点上的点P1进入磁场，由运动进入磁场，由运动学公式和几何关系得学公式和几何关系得v0t0 专题九专题九 要点热点探究

35、要点热点探究粒子速度大小粒子速度大小v1为为v1设速度方向与竖直方向的夹角为设速度方向与竖直方向的夹角为，则，则tan此时粒子到出发点此时粒子到出发点P0的距离为的距离为s0v0t0此后，粒子进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，此后，粒子进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，圆周半径为圆周半径为r1专题九专题九 要点热点探究要点热点探究设粒子首次离开磁场的点为设粒子首次离开磁场的点为P2，弧所张的圆心角为，弧所张的圆心角为2，则，则P1到点到点P2的距离为的距离为s12r1sin由几何关系得由几何关系得45联立联立式得式得s1点点P2与点与点P0相距相距ls0s1联立联立解得解得专题

36、九专题九 要点热点探究要点热点探究 探究点四带电粒子在复合场中的运动问题探究点四带电粒子在复合场中的运动问题1复合场是指在空间某一区域内同时存在着重力场、电场、复合场是指在空间某一区域内同时存在着重力场、电场、磁场中的两种场或三种场的情况，常见的复合场有电场与重力场、磁场中的两种场或三种场的情况，常见的复合场有电场与重力场、磁场与电场、磁场与电场及重力场等磁场与电场、磁场与电场及重力场等2带电粒子在复合场中常见的运动形式带电粒子在复合场中常见的运动形式(1)当带电粒子在复合场中所受合力为零时，粒子处于静止或当带电粒子在复合场中所受合力为零时，粒子处于静止或匀速直线运动状态匀速直线运动状态(2)

37、当带电粒子所受合力提供向心力时，粒子做匀速圆周运当带电粒子所受合力提供向心力时，粒子做匀速圆周运动动专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(3)当带电粒子所受合力变化且速度方向不在一条直线上时，粒当带电粒子所受合力变化且速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动如果做曲线运动，则需要根据功能关系求子做非匀变速曲线运动如果做曲线运动，则需要根据功能关系求解，需要注意的是这种情况下要把握住洛伦兹力不做功这一特点解，需要注意的是这种情况下要把握住洛伦兹力不做功这一特点3几种典型的复合场实例：速度选择器、质谱仪等几种典型的复合场实例：速度选择器、质谱仪等4带电粒子在复合场中的运动问题的处理方法带

38、电粒子在复合场中的运动问题的处理方法带电粒子在复合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的综带电粒子在复合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的综合应用，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，可利用动力学合应用，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，可利用动力学观点、能量观点来分析，不同之处是多了电场力、洛伦兹力观点、能量观点来分析，不同之处是多了电场力、洛伦兹力专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(2)由牛顿第二定律由牛顿第二定律qBv2如图所示，由几何关系确定粒子运动轨迹的圆心如图所示，由几何关系确定粒子运动轨迹的圆心O和半径和半径R专题九专题九 要点热点探究要点热点探究R2R2(R2R1)2联立联立，得磁感应强度大小，得磁感应强度大小B粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T由几何关系确定粒子在磁场中运动的时间由几何关系确定粒子在磁场中运动的时间t联立联立式，得式，得t专题九专题九 要点热点探究要点热点探究(3)如图所示，为使粒子射出，则粒子在磁场内的运动半径如图所示，为使粒子射出，则粒子在磁场内的运动半径应大于过应大于过A点的最大内切圆半径，该半径为点的最大内切圆半径，该半径为专题九专题九 要点热点探究要点热