讲带电及粒子在复合场中的运动.pptxVIP

第2讲　带电粒子在复合场中的运动考点明示考情分析应考策略本讲解决的是综合应用动力学方法和功能关系解决带电粒子在电场和磁场中的运动问题.高考对本讲考查的主要内容有:①带电粒子在电场和磁场的组合场中的运动问题;②带电粒子在电场和磁场的复合场中的运动问题;③带电粒子在电场和磁场中运动的临界问题.带电粒子在电场和磁场(或电场、磁场和重力场)组成的组合场和复合场中的运动是高中物理中的重点内容,这类问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力都有较高的要求,是考查考生多项能力的极好载体,因此成为高考的热点.解决带电粒子在复合场和组合场中的运动问题,应着重训练从对带电粒子的受力分析和功能关系的转换着手,依据动力学规律画出粒子运动草图,再结合几何关系分析求解.要点一　带电粒子在复合场中的运动规律1.两种场模型(1)组合场模型:电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存,但各位于一定区域或分时间段存在,并且互不重叠的情况.(2)复合场模型:电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存于同一区域的情况.2.三种场的特点力的特点功和能的特点重力场①大小:G=mg②方向:竖直向下①重力做功与路径无关②重力做功改变物体重力势能静电场①大小:F=Eq②方向:a.正电荷受力方向与电场强度方向相同;b.负电荷受力方向与电场强度方向相反①电场力做功与路径无关②W=qU③电场力做功改变电势能磁场①洛伦兹力f=qvB②方向符合左手定则洛伦兹力不做功,不改变带电粒子的动能3.四种常见运动形式运动形式受力实质规律选用匀速直线运动F合=0平衡条件匀变速运动直线F合=恒量F合与v共线牛顿定律,也可用动能定理曲线F合与v不共线可分解为直线运动处理,也可直接用功能关系匀速圆周运动F合=Fn大小一定,方向总指向圆心,切向合力为0,法向合力为Fn牛顿定律一般圆周运动F合一般不是向心力,但法向合力为Fn牛顿定律分析某点受力,动能定理分析过程中功、能转化关系一般曲线运动F合≠0,指向曲线凹侧动能定理、能的转化与守恒注意:①微观粒子(如电子、质子、离子)一般都不计重力;②对带电小球、液滴、金属块等实际的物体没有特殊交代时,应当考虑其重力;③对未知名的、题中又未明确交代的带电粒子,是否考虑其重力,则应根据题给的物理过程及隐含条件具体分析后作出符合实际的决定.要点二　复合场中的运动实例1.“平衡”类型(1)速度选择器;(2)磁流体发电机;(3)电磁流量计;(4)霍耳效应.共同的规律公式:q=qvB;v==E/B.如速度选择器:带电粒子以速度v射入正交的匀强电场(E)和磁场(B)时,若沿直线匀速通过(被选择),则有电场力和磁场力等大反向.E·q=qBv,所以v=.与带电粒子的带电荷量大小、正负及质量无关,但仅改变v、E、B中的任一个方向时,粒子将发生偏转.2.“分阶段”类型(1)质谱仪.(2)回旋加速器.共同规律是带电粒子在电场中加速,在磁场中偏转.如回旋加速器:①为使粒子在加速器中不断被加速,加速电场的周期必须等于粒子做圆周运动的周期.②粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D型盒的半径R.粒子的最大动能Ek=与加速电压无关.③将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾相连起来可等效为一个初速度为零的匀加速直线运动.要点三　带电粒子在复合场中运动的处理方法1.当带电粒子在复合场中做匀速运动时,应根据平衡条件列方程求解;当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解.当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时,应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解.2.由于带电粒子在复合场中受力情况复杂,往往出现临界问题,此时应以题目中出现的“恰恰”、“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口挖掘隐含条件,分析可能的情况,必要时可画出几个不同情况下的轨迹,再根据临界条件列出辅助方程,最后与其他方程联立求解.3.带电粒子在交变电场或磁场中的运动情况比较复杂,其运动情况不仅与场变化的规律有关,还与粒子进入场的时刻有关,一定要从粒子的受力情况入手,分析清楚粒子在不同时间间隔内的运动情况.若交变电压的变化周期远大于粒子穿越电场的时间,则在粒子穿越电场的过程中,电场可作匀强电场处理.热点题型一　带电粒子在组合场中的运动1.组合场的特点组合场是指电场与磁场同时存在,但各位于一定的区域内或分时间段存在且并不重叠的情况.带电粒子在一个场中只受一个场力的作用.2.组合场问题的处理方法对于带电粒子在分区域的电场、磁场中的运动,处理办法最简单的就是进行分段处理,关键是要注意在两种区域的交界处的边界问题的处理与运动的连接问题.3.解题步骤(1)分析带电粒子在每个场中的受力情况及运动规律.(2)正确画出粒子的运动轨迹,并标出在交界位置的速度的方向.(3)利用各自场中的运动规律列方程求解