2019届高考物理复习第2讲三大观点在电磁学综合问题中的应用学案

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1、第2讲　三大观点在电磁学综合问题中的应用真题再现考情分析(2018·高考全国卷Ⅰ)如图，在y＞0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y＜0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．一个氕核H和一个氘核H先后从y轴上y＝h点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向．已知H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60°，并从坐标原点O处第一次射出磁场.H的质量为m，电荷量为q.不计重力．求(1)H第一次进入磁场的位置到原点O的距离；(2)磁场的磁感应强度大小；(3)H第一次离开磁场的位置到原点O的距离.解析：(1)H在电场中做类平抛运动，在磁场中做

2、圆周运动，运动轨迹如图所示．设H在电场中的加速度大小为a1，初速度大小为v1，它在电场中的运动时间为t1，第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1.由运动学公式有s1＝v1t1①h＝a1t②由题给条件，H进入磁场时速度的方向与x轴正方向夹角θ1＝60°.H进入磁场时速度的y分量的大小为a1t1＝v1tanθ1③联立以上各式得s1＝h.④(2)H在电场中运动时，由牛顿第二定律有qE＝ma1⑤设H进入磁场时速度的大小为v′1，由速度合成法则有v′1＝⑥设磁感应强度大小为B，H在磁场中运动的圆轨道半径为R1，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有[命题点分析]带电粒子在组合场中

3、的运动[思路方法]该粒子的运动属于从电场进入磁场的情况，在电场中做类平抛运动，一定要准确计算出穿出电场时粒子速度的大小和方向的变化情况．在磁场中做匀速圆周运动，由在磁场中做圆周运动的规律进行求解28qv′1B＝⑦由几何关系得s1＝2R1sinθ1⑧联立以上各式得B＝.⑨(3)设H在电场中沿x轴正方向射出的速度大小为v2，在电场中的加速度大小为a2，由题给条件得(2m)v＝mv⑩由牛顿第二定律得qE＝2ma2⑪设H第一次射入磁场时的速度大小为v′2，速度的方向与x轴正方向夹角为θ2，入射点到原点的距离为s2，在电场中运动的时间为t2.由运动学公式有s2＝v2t2⑫h

4、＝a2t⑬v′2＝⑭sinθ2＝⑮联立以上各式得s2＝s1，θ2＝θ1，v′2＝v′1⑯设H在磁场中做圆周运动的半径为R2，由⑦⑯式及粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式得R2＝＝R1⑰所以出射点在原点左侧．设H进入磁场的入射点到第一次离开磁场的出射点的距离为s′2，由几何关系有s′2＝2R2sinθ2⑱联立④⑧⑯⑰⑱式得，H第一次离开磁场时的位置到原点O的距离为s′2－s2＝(－1)h.⑲答案：见解析续　表真题再现考情分析(2017·高考全国卷Ⅰ)真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0.[命题点分析]2

5、8在油滴处于位置A时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变．持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B点．重力加速度大小为g.(1)求油滴运动到B点时的速度；(2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t1和v0应满足的条件．已知不存在电场时，油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍.解析：(1)设油滴质量和电荷量分别为m和q，油滴速度方向向上为正．油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上．在t＝0时，电场强度突然

6、从E1增加至E2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小a1满足qE2－mg＝ma1①油滴在时刻t1的速度为v1＝v0＋a1t1②电场强度在时刻t1突然反向，油滴做匀变速运动，加速度方向向下，大小a2满足qE2＋mg＝ma2③油滴在时刻t2＝2t1的速度为v2＝v1－a2t1④由①②③④式得v2＝v0－2gt1.⑤(2)由题意，在t＝0时刻前有qE1＝mg⑥油滴从t＝0到时刻t1的位移为s1＝v0t1＋a1t⑦油滴在从时刻t1到时刻t2＝2t1的时间间隔内的位移为s2＝v1t1－a2t⑧由题给条件有v＝2g(2h)⑨式中h是B、A两点之间的距离.若B点

7、在A点之上，依题意有s1＋s2＝h⑩由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E2＝E1⑪为使E2>E1，应有2－2＋>1⑫即当0⑭才是可能的；条件⑬式和⑭式分别对应于v2>0和v2<0两种情形.若B点在A点之下，依题意有s1＋s2＝－h⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E2＝E1⑯为使E2>E1，应有2－2－>1⑰即t1>⑱另一解为负，不合

8、题意，已舍