带电粒子在组合场、复合场中的运动剖析.pptx

第8讲　带电粒子在组合场、 复合场中的运动 -2- 专题知识脉络 能力目标解读 -3- 专题知识脉络 能力目标解读 -4- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 命题热点一　带电粒子在组合场中的运动 1.三种场力的特点比较 (1)重力的大小为mg,方向竖直向下,重力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的质量有关外,还与初、末位置的高度差有关。 (2)电场力的大小为qE,方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关,电场力做功与路径无关,其数值除与带电粒子的电荷量有关外,还与初、末位置的电势差有关。 (3)洛伦兹力大小为qvB,方向垂直于v和B所决定的平面,无论带电粒子做什么运动,洛伦兹力都不做功。 2.说明 电子、质子、α粒子、带电离子等微观粒子在叠加场中运动时,若试题没有明确说明考虑重力时就不计重力,但质量较大的质点(如带电微粒)在叠加场中运动时,除试题说明不计重力,通常都要考虑重力。 -5- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 3.带电粒子在组合场中的运动 (1)常考的组合场一般由电场和磁场或磁场和磁场组成,它们互不重叠,分别位于某一直线边界两侧。例如回旋加速器。 (2)在这类问题中,粒子在某一场中运动时,通常只受该场对粒子的作用力。 (3)处理该类问题的方法: ①分析带电粒子在各种场中的受力情况和运动情况,一般在电场中做类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动。 ②正确地画出粒子的运动轨迹图,在画图的基础上特别注意运用几何知识,寻找关系。 -6- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 ③选择物理规律,列方程。对类平抛运动,一般分解为初速度方向的匀速运动和垂直初速度方向的匀加速运动;对粒子在磁场中做匀速圆周运动,应注意一定是洛伦兹力提供向心力这一受力条件。 ④注意确定粒子在组合场交界位置处的速度大小与方向。该速度是联系两种运动的桥梁。 -7- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 典例剖析 【例1】 (2015·天津理综,12)现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,电场与磁场的宽度均为d。电场强度为E,方向水平向右;磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动,不计粒子重力及运动时的电磁辐射。 -8- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 分析推理①粒子进入第2层磁场前电场力做功多少?    ②怎样确定第n层时候粒子速度方向对应的定量关系? 分析结论:2qEd。 分析结论:粒子进入第n层磁场时速度的方向与水平方向的夹角为αn,从第n层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为θn,粒子在电场中运动时,垂直于电场线方向的速度分量不变,有vn-1sin θn-1=vnsin αn。 -9- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 规范解答 -10- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 -11- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 -12- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 -13- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 以题说法本题为带电粒子在组合场中运动问题,解决带电粒子在组合场中运动的一般思路:受力分析(场力分析)→运动分析→画出轨迹→临界分析→功能分析→列方程求解。其中对于解题思路的确定要特别注意以下两个基本原则: (1)带电粒子经过电场区域时利用动能定理或类平抛的知识分析; (2)带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理。 同时要特别注意:正确分析粒子在场中不同性质的曲线(圆弧、抛物线等)或直线轨迹的衔接点是至关重要的。 -14- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 迁移训练 1-1.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场,如图为质谱仪的原理图。设想有一个静止的质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打到底片上的P点,设OP=x,则下列图中能正确反映x与U之间的函数关系的是 (　　) 答案 解析 -15- 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 1-2.如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xOy平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ,求: (1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值