2018年高考物理二轮复习专题07带电粒子在复合场中的运动教学案

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1、专题07带电粒子在复合场中的运动预计高考对该部分内容的考查主要是：(1)考查带电粒子在组合场中的运动问题；(2)考查带电粒子在复合场中的运动问题；(3)考查以带电粒子在组合场、复合场中的运动规律为工作原理的仪器在科学领域、生活实际中的应用．一、带电粒子在组合复合场中的运动“电偏转”和“磁偏转”的比较垂直进入磁场(磁偏转)垂直进入电场(电偏转)情景图FB＝qv0B大小不变，方向总指向圆心，FE＝qE，FE大小、方向不变，为恒受力方向变化，FB为变力力Eq运动规类平抛运动vx＝v0，vy＝mtmv02πm匀速圆周运动r＝Bq，T＝Bq律Eqx＝v0t，y＝2mt2运动

2、时θθmLt＝2πT＝Bqt＝v0，具有等时性间动能不变变化二、带电粒子在叠加复合场中的运动考点一带电粒子在叠加场中的运动分析例1、如图1所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.5T，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E＝2N/C.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场，并在y>h＝0.4m的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场．一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO做匀速直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ＝245°)，并从原点O进入

3、第一象限．已知重力加速度g＝10m/s，问：图1(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷；(2)油滴在P点得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限运动的时间．(1)根据受力分析(如图)可知油滴带负电荷，设油滴质量为m，由平衡条件得：mg∶qE∶F＝1∶1∶.(2)由第(1)问得：mg＝qEqvB＝qE2E解得：v＝B＝4m/s.(3)进入第一象限，电场力和重力平衡，知油滴先做匀速直线运动，进入y≥h的区域后做匀速圆周运动，轨迹如图，最后从x轴上的N点离开第一象限．h由O→A匀速运动的位移为x1＝sin45°＝hx1E

4、hB其运动时间：t1＝v＝B＝E＝0.1s2πm由几何关系和圆周运动的周期关系式T＝qB知，1πE由A→C的圆周运动时间为t2＝4T＝2gB≈0.628s由对称性知从C→N的时间t3＝t1在第一象限运动的总时间t＝t1＋t2＋t3＝2×0.1s＋0.628s＝0.828s答案(1)1∶1∶油滴带负电荷(2)4m/s(3)0.828s【变式探究】如图2，水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直挡板，板高h＝9m，与板上端等高处水平线上有一P点，P点离挡板的距离x＝3m．板的左侧以及板上端与P点的连线上方存在匀强磁场和匀强电场．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B＝1

5、T；比q荷大小m＝1.0C/kg可视为质点的小球从挡板下端处小孔以不同的速度水平射入场中做匀速圆周运动，若与挡板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电量不变，小球最后都2能经过位置P，g＝10m/s，求：图2(1)电场强度的大小与方向；(2)小球不与挡板相碰运动到P的时间；(3)要使小球运动到P点时间最长应以多大的速度射入？3答案(1)10N/C，方向竖直向下(2)π＋arcsin5(s)(3)3.75m/s解析(1)由题意可知，小球带负电，因小球做匀速圆周运动，有：Eq＝mgmg得：E＝q＝10N/C，方向竖直向下(3)因速度方向与半径垂直，圆心必在挡板上

6、，h设小球与挡板碰撞n次，有R≤2n又R≥x，n只能取0,1.n＝0时，(2)问不符合题意222n＝1时，有(3R－h)＋x＝R解得：R1＝3m，R2＝3.75m轨迹如图，半径为R2时运动时间最长v2洛伦兹力提供向心力：qvB＝mR2得：v＝3.75m/s.【方法技巧】带电粒子在叠加场中运动的处理方法1．弄清叠加场的组成特点．2．正确分析带电粒子的受力及运动特点．3．画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律(1)若只有两个场且正交，合力为零，则表现为匀速直线运动或静止．例如电场与磁场中满足qE＝qvB；重力场与磁场中满足mg＝qvB；重力场与电场中满足mg＝qE

7、.(2)若三场共存时，合力为零，粒子做匀速直线运动，其中洛伦兹力F＝qvB的方向与速度v垂直．(3)若三场共存时，粒子做匀速圆周运动，则有mg＝qE，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周v2运动，即qvB＝mr.(4)当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解．考点二带电粒子在组合场中的运动分析例2、【2017·江苏卷】（16分）一台质谱仪的工作原理如图所示．大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为0，经过加速后，通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上．已知

8、甲、乙两种