高考物理二轮复习核心突破专题3电场和磁场第3讲带电粒子在复合场中的运动市赛课公开课一等奖省名师

关键专题突破第一部分专题三电场和磁场第3讲带电粒子在复合场中运动1/79栏目导航2年考情回顾热点题型突破热点题源预测对点规范演练逐题对点特训2/792年考情回顾设问方式带电粒子在复合场中运动[例](·天津卷，11题)(·天津卷，12题)(·北京卷，22题)(·四川卷，11题)(·重庆卷，9题)审题关键点(1)审题要关注粒子电性，电场，磁场方向及场组合情况．(2)要认真分析带电粒子运动性质及受力特征，应画出受力图及运动轨迹图．(3)要审清各段运动间关联点速度关系或各段运动过程位移或时间关系.3/794/79命题规律：带电粒子在组合场中运动是高考重点和热点，高考对此命题有以下规律：(1)结合场对带电粒子作用考查三种常见运动规律．即匀变速直线运动，平抛运动，匀速圆周运动．(2)对带电粒子经过大小和方向不一样电场或磁场区域时运动进行考查热点题型突破题型一带电粒子在组合场中运动5/79方法点拨：带电粒子在组合场中运动分析方法(1)明性质：要清楚场性质、方向、强弱、范围等．(2)定运动：带电粒子一次经过不一样场区时，由受力情况确定粒子在不一样区域运动情况．(3)画轨迹：正确地画出粒子运动轨迹图．(4)用规律：依据区域和运动规律不一样，将粒子运动过程划分为几个不一样阶段，对不一样阶段选取不一样规律处理．(5)找关系：要明确带电粒子经过不一样场区交界处时速度大小和方向关系，上一个区域末速度往往是下一个区域初速度．6/797/79(1)匀强电场电场强度E和磁场磁感应强度B大小；(2)粒子运动到P点速度大小；(3)粒子从M点运动到P点所用时间．8/799/7910/7911/79突破点拨(1)“以大小为v0速度沿x轴正方向射入电场”说明：带电粒子在第Ⅰ象限____________________(2)“又经过磁场垂直y轴进入第Ⅲ象限”说明：带电粒子在第Ⅳ象限做匀速圆周运动圆心在________，带电粒子在第Ⅲ象限____________．12/79【变式考法1】(1)在上述题1中，若带电粒子射入电场速度大小为原来2倍，粒子经过坐标轴位置不变，试分析匀强电场电场强度和匀强磁场磁感应强度怎样改变．(2)在上述题1中，若第Ⅲ象限内匀强电场方向沿x轴负方向，试分析粒子经过y轴进入第Ⅲ象限位置纵坐标．13/7914/7915/7916/7917/7918/79【变式考法2】

将上述2中x轴下方匀强电场方向改成与x轴负方向成45°角，如图所表示，若粒子沿平行电场线移动最大距离为h，求：(1)匀强电场电场强度大小E.(2)粒子从开始到第三次经过x轴时间t.19/7920/7921/79(3)若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出，试问在其它条件不变情况下，也进入第n层磁场，但比荷较该粒子大粒子能否穿出该层磁场右侧边界，请简明推理说明之．22/7923/7924/7925/791．运动过程分解方法(1)以“场”边界将带电粒子运动过程分段；(2)分析每段运动带电粒子受力情况和初速度，判断粒子运动性质；(3)建立联络：前、后两段运动关联为带电粒子过关联点时速度；(4)分段求解：依据题设条件，选择计算次序．2．周期性和对称性应用相邻场问题大多含有周期性和对称性，解题时一是要充分利用其特点画出带电粒子运动轨迹，以帮助理顺物理过程；二是要注意周期性和对称性对运动时间影响．26/79命题规律：带电粒子在叠加场中运动是高考考查力电知识综合应用主要题型，命题规律有：(1)普通结合平抛运动，圆周运动及动能关系进行综合考查，多为计算题．(2)有时也会以选择题形式考查在当代科技中应用．题型二带电粒子在叠加场中运动27/79方法点拨：带电粒子在叠加场中运动分析方法(1)明种类：明确叠加场种类及特征．(2)析特点：正确分析带电粒子受力特点及运动特点．(3)画轨迹：画出运动轨迹过程示意图，明确圆心、半径及边角关系．(4)用规律：灵活选择不一样运动规律．①两场共存时，电场与磁场中满足qE＝qvB或重力场与磁场中满足mg＝qvB或重力场与电场中满足mg＝qE，都表现为匀速直线运动或静止，依据受力平衡列方程求解．28/7929/7930/79(1)求两极板间电压U；(2)若两极板不带电，保持磁场不变，该粒子仍沿中心线O1O2从O1点射入，欲使粒子从两板左侧间飞出，射入速度应满足什么条件？31/7932/7933/7934/79【变式考法】(1)在上述题1中，若撤去磁场，极板间电压不变，粒子从O1点射入，欲使粒子飞出极板，试求粒子射入电场速度应满足什么条件．(2)在上述题1中，若两极板不带电，粒子仍从O1点以相同速度射入，欲使粒子垂直打在极板上，试求磁场磁感应强度应为多少．35/7936/7937/7938/7939/7940/7941/7942/7943/7944/79关注几场叠加，构建运动模型，优选规律解题第1步：受力分析，关注几场叠加①磁场、重力场并存，受重力和洛伦兹力；②电场、磁场并存(不计重力微观粒子)，受电场力和洛伦兹力；③电场、磁场、重力场并存，受电场力、洛伦兹力和重力．第2步：运动分析，经典运动模型构建受力平衡匀速直线运动，受力恒定匀变速直线运动，受力大小恒定且方向指向圆心匀速圆周运动，受力方向改变复杂曲线运动等．45/79第3步：选取规律，两种观点解题①带电体做匀速直线运动，则用平衡条件求解(即二力或三力平衡)；②带电体做匀速圆周运动，应用向心力公式或匀速圆周运动规律求解；③带电体做匀变速直线或曲线运动，应用牛顿运动定律和运动学公式求解；④带电体做复杂曲线运动，应用能量守恒定律或动能定理求解．46/79题型三磁与当代科技应用命题规律：质谱仪、盘旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应、磁流体泵等都是高考常考物理模式之一．不一样点在于速度选择器电场是带电粒子进入前存在，是外加；磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件中电场是粒子进入磁场后，在洛伦兹力作用下带电粒子在两极板间聚集后才产生．这类试题题型现有选择题又有计算题，只是综合性强，难度中等．47/79方法点拨：与电、磁场相关当代科技问题分析方法(1)讨论与电、磁场相关实际问题，首先应经过分析将其提炼成纯粹物理问题，然后用处理物理问题方法进行分析．这里较多是用分析力学问题方法，对于带电粒子在磁场中运动，还应尤其注意利用几何知识寻找关系．48/79(2)处理实际问题过程：49/791.(多项选择)(·银川一模)1932年，劳伦斯和利文斯设计出了盘旋加速器．盘旋加速器工作原理如图所表示，置于高真空中D形金属盒半径为R，两盒间狭缝很小，带电粒子穿过时间能够忽略不计．磁感应强度为B匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生粒子，质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，加速电压为U.实际使用中，磁感应强度和加速电场频率最大值分别为Bm、fm，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用(

)ABD50/7951/7952/7953/79【变式考法】(1)若用该加速器分别加速质子(电量为＋q，质量为m)和α粒子(电量为2q，质量为4m)．则它们运动周期之比为多少？54/7955/79(1)求原本打在MN中点P离子质量m.(2)为使原本打在P离子能打在QN区域，求加速电压U调整范围．(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域全部离子检测完整，求需要调整U最少次数．(取lg2＝0.301，lg3＝0.477，lg5＝0.699)56/7957/7958/7959/793.(·浙江卷)使用盘旋加速器试验需要把离子束从加速器中引出，离子束引出方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等．质量为m，速度为v离子在盘旋加速器内旋转，旋转轨道是半径为r圆，圆心在O点，轨道在垂直纸面向外匀强磁场中，磁感应强度为B．为引出离子束，使用磁屏蔽通道法设计引出器．引出器原理如图所表示，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，通道圆心位于O′点(O′点图中末画出)．引出离子时，令引出通道内磁场磁感应强度降低，从而使离子从P点进入通道，沿通道中心线从Q点射出．已知OQ长度为L，OQ与OP夹角为θ.60/79(1)求离子电荷量q并判断其正负；(2)离子从P点进入，Q点射出，通道内匀强磁场磁感应强度应降为B′，求B′；(3)换用静电偏转法引出离子束，维持通道内原有磁感应强度B不变，在内外金属板间加直流电压，两板间产生径向电场，忽略边缘效应．为使离子仍从P点进入，Q点射出，求通道内引出轨迹处电场强度E方向和大小．61/7962/7963/7964/7965/79带电粒子在交变电场和磁场中运动热点题源预测66/79失分防范带电粒子在交变电、磁场中运动属于高难问题，极易从以下几点失分：①搞不清各种场在各时段复合形式；②搞不清电、磁场在不一样时段有没有、交变或交替规律；③搞不清各种场力对粒子共同作用效果；④分析不出粒子在各时段运动情况；⑤分析不出粒子在电、磁场时间转折点和空间转折点运动状态；⑥画不出轨迹，列不出方程．方法防范：①先确定是几个场相邻或叠加；②可由图象(普通题目给出)确定电场或磁场改变规律；③正确分析各时段粒子受力情况和运动情况；④注意在时间转折点和空间转折点电场或磁场及粒子运动速度大小和方向改变；⑤画出轨迹草图，列出与不一样时间和空间对应方程.67/79【预测】

(·江西省上饶市第二次模拟)(19分)如图甲所表示，在xOy平面内存在均匀、大小随时间周期性改变磁场和电场，改变规律分别如图乙、丙所表示(要求垂直纸面向里为磁感应强度正方向、沿y轴正方向电场强度为正)．在t＝0时刻由原点O发射初速度大小为v0，方向沿y轴正方向带负电粒子．68/7969/7970/7971/7972/7973/79【变式考法】

(·泰州二模)如图所表示，在xOy竖直平面内存在竖直方向匀强电场，在第一象限内有一与x轴相切于点(2R,0)、半径为R圆形区域，该区域内存在垂直于xOy面匀强磁场，电场与磁场随时间改变如图乙、丙所表示，设电场强度竖直向下为正方向，磁场垂直纸面向里为正方向，电场、磁场同时周期性改变(每个周期内正反向时间相同)．一带正电小球A沿y轴方向下落，t＝0时刻A落至点(0,3R)，此时，另一带负电小球B从圆形区域最高点(2R,2R)处开始在磁场内紧靠磁场边界做匀速圆周运动；当A球再下落R时