2022年高中物理一轮复习教案带电粒子在复合场中的运动.docx
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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -考点三带电粒子在复合场中的运动基础点学问点 1带电粒子在复合场、组合场中的运动1 复合场与组合场1复合场:电场、磁场、重力场共存,或其中某两场共存.2 组合场:电场与磁场各位于肯定的区域内,并不重叠,或在同一区域,电场、磁场分时间段或分区域交替显现.2 带电粒子在复合场中运动情形分类1 静止或匀速直线运动:当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于静止状态或匀速直线运动状态.2 匀速圆周运动:当带电粒子所受的重力与电场力大小相等,方向相反时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周
2、运动.3 较复杂的曲线运动:当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线.4 分阶段运动:带电粒子可能依次通过几个情形不同的复合场区域,其运动情形随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成.学问点 2带电粒子在复合场中运动的应用实例装置原理图规律2质谱粒子由静止被加速电场加速qU 1mv2,在磁场中做匀速圆可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_仪v 2q2U可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_周运动 qv B m r ,就比荷mB2 r2可编辑资料 - - - 欢迎下载精
3、品_精品资料_沟通电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子在圆周运回旋mv2加速动过程中每次经过D 形盒缝隙都会被加速.由qvBr得器q2B2r 2Ekm2m续表装置原理图规律可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_速度选如 qv0B Eq,即 v 0E,粒子做匀速直线B可编辑资料 - - - 欢迎
4、下载精品_精品资料_择器运动可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_磁流体发电机等离子体射入,受洛伦兹力偏转,使两极板带正、负电,两极板间电压为U 时稳固,Uq d qv B, U Bdv可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_UUq qv B,就 v,所以流量Q v S可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电磁流量计DDBUD 2DB 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_霍尔效应一、带电粒子在组合场中的运动1 组合场当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、
5、电流方向都垂直的方向上显现电势差重难点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电场与磁场各位于肯定的区域内,并不重叠,或在同一区域, 电场、磁场分时间段或分区域交替显现.2 运动特点及处理方法分阶段运动, 带电粒子可能依次通过几个情形不同的组合场区域,其运动情形随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成.运动特点处理方法1牛顿运动定律、运动学公式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电场中匀变速直线运动v E类平抛运动 v E2动能定理1运动的合成与分解2功能关系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_磁场中偏转产生条件续表匀速直线运动 v B匀速运动的公式匀
6、速圆周运动 v B圆周运动公式、牛顿运动定律、几何学问3.“ 电偏转 ” 和 “ 磁偏转 ” 的比较匀强电场中的偏转匀强磁场中的偏转带电粒子以速度v0 垂直射入匀强电场带电粒子以速度v 0 垂直射入匀强磁场可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_匀强电场中的偏转匀强磁场中的偏转可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - -
7、 欢迎下载精品_精品资料_受力特点只受恒定的电场力F Eq,方向与初速度方向垂直只受大小恒定的洛伦兹力Fqv0 B,方向始终与速度方向垂直可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_运动性质匀变速曲线运动类平抛 匀速圆周运动轨迹抛物线圆或圆弧运动轨迹图0qEmv2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_运动规律vx v0vy m tqEt2qv 0Bmv0R2m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_x v0ty 2mR qBT qB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_动能变化动能增大动能不变可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_运动时间t xv0t
8、2Tm Bq可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_特殊提示带电粒子在组合场区内运动时,分析每个场区内的受力和运动比较简洁.解题的关键是抓住场区之间的交接特点如速度 v 的大小、方向,建立时间和空间几何关系的联系.二、带电粒子在复合场叠加场 中的运动1 关于粒子重力是否考虑的三种情形1 对于微观粒子,如电子、质子、离子等,由于其重力一般情形下与静电力或磁场力相比太小,可以忽视.而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力.2 在题目中有明确说明是否要考虑重力的,按题目要求处理.3 不能直接判定是否要考虑重力的,在进行受力分析与运动分析时,要结合运动状态确定是否要考虑重
9、力.2 三种场的比较名称力的特点功和能的特点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_重力场静电场磁场大小: Gmg 方向:竖直向下大小: F qE方向:正电荷受力方向与场强方向相同.负电荷受力方向与场强方向相反洛伦兹力 F qvB方向可用左手定就判定重力做功与路径无关重力做功转变物体的重力势能电场力做功与路径无关W qU电场力做功转变电势能洛伦兹力不做功, 不转变带电粒子的动能可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3.带电体在复合场中无约束情形下的运动归类分析可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,
10、共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -1磁场力、重力并存.如重力和洛伦兹力平稳,就带电体做匀速直线运动.如重力和洛伦兹力不平稳,就带电体将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒.2电场力、磁场力并存不计重力 .如电场力和洛伦兹力平稳,就带电体做匀速直线运动.如电场力和洛伦兹力不平稳,就带电体做复杂的曲线运动,可用动能定理求解.3电场力、磁场力、重力并存.如三力平稳,带电体做匀速直线运动.如重力与电场力平稳,带电体做匀速圆周运动.如合力不为零,带电体可
11、能做复杂的曲线运动,可用能量守恒定律或动能定理求解.4 带电体在叠加场中有约束情形下的运动带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情形下, 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、 恒力做功情形, 并留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.5 带电粒子在复合场中运动的解题思路1 弄清复合场的组成,一般有磁场、电场的复合,电场、重力场的复合,磁场、重力场的复合,磁场、电场、重力场三者的复合.2正确受力分析,除重力、弹力、摩擦力外要特殊留意电场力和磁场力的分析.3确定带电粒子的运动状态,留意运动情形和受力情形的分析.4 对于粒
12、子连续通过几个不怜悯形场的问题,要分阶段进行处理.转折点的速度往往成为解题的突破.5画出粒子运动轨迹,敏捷挑选不同的运动规律.当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时,依据受力平稳列方程求解.当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,应用牛顿运动定律结合圆周运动规律求解.当带电粒子做复杂曲线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解.对于临界问题,留意挖掘隐含条件.特殊提示处理带电粒子在复合叠加 场中的运动问题时,特殊留意要做到“ 三个分析 ” :1受力分析:正确分析物体的受力情形,重点明确是否不计重力和洛伦兹力的方向.2 运动分析:分析物体的运动情形,看物体所做运动是直线运动、圆周运动仍是一般曲线运动
13、,要留意化曲为直分解物体的运动情形.3 做功分析:要分别分析物体所受各力的做功情形,重力、电场力做功与运动路径无关,要特殊留意洛伦兹力肯定不做功.三、带电粒子在交变复合场中的运动1 问题特点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -带电粒子在周期性变化的电、磁场中的运动是高考必考的重点和热点,又是高中物理的一个难点.近几年高考题,题目中的运动情形复
14、杂、综合性强,将场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、 功能关系以及交变电场等学问有机的结合,对考生的空间想象才能、物理过程和运动规律的综合分析才能,以及用数学学问解决物理问题的才能要求较高.2 处理方法分析带电粒子在交变复合场中的运动,常用的处理方法为:1 认真分析并确定各场的变化特点及相应的时间,其变化周期一般与粒子在电场或磁场中的运动周期相关联,应抓住变化周期与运动周期之间的联系作为解题的突破口.2必要时,可把粒子的运动过程仍原成一个直观的运动轨迹草图进行分析.3 把粒子的运动分解成多个运动阶段分别进行处理,依据每一阶段上的受力情形确定粒子的运动规律.4仍要留意对题目中隐含条件的挖掘,分析
15、不确定因素,力求使解答精确、完整.特殊提示1 带电粒子在周期性变化的电场和磁场中运动时,运动和受力具有周期性、规律性、多样性等特点, 解题的关键是抓住周期性变化规律在时间和空间上的特殊点,进行相应的求解.2 分析周期性变化磁场中的运动时,重点是明确在一个周期内的运动,化“ 变 ” 为 “恒 ” 是思维根本, 其技巧是画出轨迹示意图,结合带电粒子在电磁场和重力场组合与叠加场中的运动学问列方程解答.四、电磁场学问在现代科技中的应用典例1 速度挑选器模型速度挑选器模型是电磁叠加场的一个典型应用,其核心规律是电磁叠加场中力的平稳,即 qE qvB.许多电磁技术应用中都用到了此规律,如电磁流量计、霍尔效
16、应等.1速度挑选器如下列图, 带电粒子无论带正电仍是负电,能够沿直线匀速通过速度挑选器的条件都是EqE qv B,即 v B.速度挑选器只能挑选速度,不能挑选粒子的质量和电荷量.2电磁流量计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -如下列图,圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,导电液体在管中向左流淌,导电流 体中的自由电荷正、负离子 在洛伦兹力的作
17、用下偏转,a、b 间显现电势差,形成电场.当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平稳时,a、b 间的电势差就保持稳固,即 qvB qE U,qdUd2 UdU可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 v,因此液体流量Q Sv Bd .4Bd4B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3霍尔效应q如下列图,在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流体,当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向显现了电势差.这个现象称为霍尔效应.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_静电力和洛伦兹力平稳时有U qvB,上下两表面的电势差U vhB .电流与自由电荷 h可编辑资料
18、 - - - 欢迎下载精品_精品资料_定向运动的速度关系为I nqSv nqdhv .由上述两式可得电势差U BI .nqd2 回旋加速器模型回旋加速器模型是电磁组合场的一个典型应用,即电场中的直线加速运动和磁场中的匀速圆周运动交替连接.1质谱仪质谱仪是一种测定带电粒子质量和分别同位素的仪器.如下列图,离子源A 产生质量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - -
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