【物理教案】2021江苏高考物理：第九章专题强化十带电粒子在叠加场和组合场中的运动

3.0 envi 2024-11-19 4 4 808.88KB 17 页 3知币
侵权投诉
专题强化十　带电粒子在叠加场和组合场中的运动
专题解读 1.本专题是磁场、力学、电场等知识的综合应用，高考往往以计算压轴题的形式
出现．
2．学习本专题，可以培养同学们的审题能力、推理能力和规范表达能力．针对性的专题训练，
可以提高同学们解决难题、压轴题的信心．
3．用到的知识主要有：动力学观点(牛顿运动定律)、运动学观点、能量观点(动能定理、能量
守恒定律)、电场的观点(类平抛运动的规律)、磁场的观点(带电粒子在磁场中运动的规律)．
1．叠加场：
电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存．
2．无约束情况下的运动
(1)洛伦兹力、重力并存
①若重力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动．
②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械
能守恒，由此可求解问题．
(2)电场力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)
①若电场力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动．
②若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用
动能定理求解问题．
(3)电场力、洛伦兹力、重力并存
①若三力平衡，一定做匀速直线运动．
②若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动．
③若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量
守恒定律或动能定理求解问题．
3．有约束情况下的运动
带电粒子在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运
动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功
的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求解．
例1　(2017·全国卷Ⅰ·16)如图 1，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上
(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒 a、b、c电荷量相等，质量分
别为 ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直
线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动．下列选项正确的是(　　)
图1
A．ma＞mb＞mc B．mb＞ma＞mc
C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma
答案　B
解析　设三个微粒的电荷量均为 q，
a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与电场力平衡，则
mag＝qE①
b在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则
mbg＝qE＋q
v
B②
c在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则
mcg＋q
v
B＝qE③
比较①②③式得：mb>ma>mc，选项 B正确．
变式 1　(多选)(2019·山东济南市上学期期末)如图 2所示，两竖直平行边界内，匀强电场方
向竖直(平行纸面)向下，匀强磁场方向垂直纸面向里．一带负电小球从 P点以某一速度垂直
边界进入，恰好沿水平方向做直线运动．若增大小球从 P点进入的速度但保持方向不变，则
在小球进入的一小段时间内(　　)
图2
A．小球的动能减小
B．小球的电势能减小
C．小球的重力势能减小
D．小球的机械能减小
答案　ACD
解析　带负电的小球受向下的重力 G、向上的电场力 F和向下的洛伦兹力 F洛，这三个力都
在竖直方向上，小球沿水平方向做直线运动，所以小球受到的合力一定是零，小球做匀速直
线运动．当小球的入射速度增大时，洛伦兹力增大但不做功，电场力和重力不变，小球将向
下偏转，电场力与重力的合力向上，则它们的合力对小球做负功，小球动能减小．电场力对
小球做负功，小球的机械能减小，电势能增大．重力对小球做正功，重力势能减小，故 A、
C、D正确，B错误．
1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场交替出
现．
2．分析思路
(1)划分过程：将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规律处
理．
(2)找关键：确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关键．
(3)画运动轨迹：根据受力分析和运动分析，大致画出粒子的运动轨迹图，有利于形象、直观
地解决问题．
模型 1　磁场与磁场的组合
例2　(2018·江苏卷·15)如图 3所示，真空中四个相同的矩形匀强磁场区域，高为 4d，宽为
d，中间两个磁场区域间隔为 2d，中轴线与磁场区域两侧相交于 O、O′点，各区域磁感应强
度大小相等．某粒子质量为 m、电荷量为＋q，从 O沿轴线射入磁场．当入射速度为
v
0时，
粒子从 O上方
d
2
处射出磁场．取 sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.
图3
(1)求磁感应强度大小 B；
(2)入射速度为 5
v
0时，求粒子从 O运动到 O′的时间 t；
(3)入射速度仍为 5
v
0，通过沿轴线 OO′平移中间两个磁场(磁场不重叠)，可使粒子从 O运动
到O′的时间增加 Δt，求 Δt的最大值．
答案　(1)
4
m
v
0
q
d
　(2)
(
5
3
π
＋
7
2
1
8
0
)
d
v
0
　(3)
d
5
v
0
解析　(1)粒子做圆周运动的半径 r0＝
m
v
0
q
，
由题意知 r0＝
d
4
，解得 B＝
4
m
v
0
q
d
【物理教案】2021江苏高考物理：第九章专题强化十带电粒子在叠加场和组合场中的运动.pdf

共17页,预览5页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：envi 分类：高中 价格：3知币 属性：17 页 大小：808.88KB 格式：PDF 时间：2024-11-19

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

大联考 高考地理 英语真题 听力 语法填空 石家庄 数学竞赛 读后续写 英语阅读 深圳中学
/ 17
评分 收藏
分享
立即下载
客服
关注