微专题9 带电粒子在复合场中的运动 导学案《高考物理二轮专题复习》

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微专题 9：带电粒子在复合场中的运动导学案
考点 1 电磁技术的应用
常见电磁技术的应用
装置 原理图 规律
质谱
仪
粒子由静止被加速电场加速,
qU=
1
2
mv
2,在磁场中做匀速圆周运
动,
qvB=m
v2
R
,则比荷
q
m
=
2U
B2R2
回旋
加速
器
接交流电源
交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子在圆周运动过
程中每次经过 D 形盒缝隙都会被加速,由
qvB=m
v2
R
得
E
km
=
q2B2R2
2m
速度
选择
器
若
qv
0
B=qE
,则
v
0
=
E
B
,粒子做匀速直线运动
磁流
体发
电机
等离子体射入,受洛伦兹力作用,发生偏转,使两极板带正、负电
荷,两极电压为
U
时稳定,
q
U
d
=qv
0
B
,
U=v
0
Bd
电磁
流量
计
q=qvB
,所以
v=
U
DB
,所以
Q=vS=
π DU
4B
装置 原理图 规律
霍尔
元件
导体中的自由电荷(电子)在洛伦兹力的作用下偏转,
A
、
A'
间出
现电势差,当自由电荷所受静电力和洛伦兹力平衡时,
A
、
A'
间的
电势差(
U
)就保持稳定,由
qvB=q
U
h
,
I=nqvS
,
S=hd
,联立解得
U=
BI
nqd
=k
BI
d
,
k=
1
nq
称为霍尔系数
1
考点 2 带电粒子在电场和磁场的组合场中的运动问题
带电粒子在组合场中的运动,实际上是几个典型运动过程的组合,因此解题的关键是分段处理,
找出各段之间的衔接点和相关物理量之间的关系。
1
.
组合场的两种类型
(1)从电场进入磁场
加速电场中:加速直线运动
磁场中:匀速圆周运动
偏转电场中:类平抛运动
磁场中:匀速圆周运动
(2)从磁场进入电场
磁场中:匀速圆周运动
v
与
E
同向或反向
电场中:匀变速直线运动
v
与
E
垂直
电场中:类平抛运动
2
.
处理思路
2
考点 3 带电粒子在电场和磁场的复合场中的运动问题
1
.
复合场的三种情况
洛伦兹力、
重力并存
若重力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动
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
电场力、洛伦兹
力并存(不计重
力)
若电场力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动
若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电粒子做复杂的曲线运动,可用动能定理求
解
电场力、洛伦兹
力、重力并存
若三力平衡,则带电粒子做匀速直线运动
若重力与电场力平衡,则带电粒子做匀速圆周运动
若合力不为零,带电粒子可能做复杂的曲线运动,可用能量守恒定律或动能定
理求解
2
.
两种题型
一是带电粒子在复合场中无轨道约束,受电场力和洛伦兹力的共同作用,做复杂的曲线运动;二
是带电粒子在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况。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“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,再与其他方程联立求解。
考点 4 带电粒子在交变电、磁场中的运动问题
1
.
解决带电粒子在交变电磁场中的运动问题的基本思路
3
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