2012《金榜夺冠》物理一轮第九章第三单元第4课时

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1、第三单元　复合场问题及STS问题第4课时专题：带电体在复合场中的运动选修3-1第九章　磁场基础回顾考点一　复合场1．复合场：是指________、________和________并存的区域，或其中某两场并存的区域．复合场也称为叠加场．2．特征：带电粒子在复合场中同时受到________、________和________的作用，或其中某两种力的作用．答案：1．电场　磁场　重力场2．电场力　洛伦兹力　重力要点深化(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

2、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、离子等微观粒子在叠加场中运动时，试题没有说明都不计重力，但质量较大的质点(如带电尘粒)在叠加场中运动时，除试题说明不然都要考虑重力基础回顾考点二　带电粒子在复合场的运动分析1．带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒

3、子所受的________及其________，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析：(1)当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，带电粒子做________运动．(2)当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做________运动．(3)当带电粒子所受的合外力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．粒子做________运动．2．在复合场中如果有杆、环等物质对带电粒子的运动进行约束，则必须考虑支持力或压力等弹力

4、．而带电粒子在它们的约束之下只能按杆或环的形状进行运动．答案：1．合外力　初速度(1)匀速直线(2)匀速圆周(3)变速曲线要点深化灵活选用力学规律是解决问题的关键当带电粒子在复合场中做匀速运动时，应根据力的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变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解，或者针对受力方向进行运动分解处理．如果涉及两个带电粒子的碰撞问题，还要根据动量守恒定律列出方程，再与其它方程联立求解．由于带电

5、粒子在复合场中受力情况复杂，运动情况多变，往往出现临界问题，这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它方程联立求解．题型一　带电粒子在复合场里的直线运动带电粒子在复合场中做直线运动的处理：若带电粒子没有任何物质进行束缚，当他在空旷的三场中做直线运动时必做匀速直线运动，其所受的合外力必为零．设在地面上方的真空室内存在匀强电场和匀强磁场．已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E＝4.0V/m，磁感应强度的大小B＝0.15T．今有一个带负

6、电的质点以v＝20m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的电荷与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向．(角度可用反三角函数表示)解析：根据带电质点做匀速直线运动的条件，得知此带电质点所受的重力、电场力和洛伦兹力的合力必定为零．由此推知此三个力在同一竖直平面内，如右图所示，质点的速度垂直纸面向外．由合力为零的条件，可得求得带电质点的电荷与质量之比＝1.96C/kg.因质点带负电，电场方向与电场力方向相反，因而磁场方向也与电场力方向相反．设磁场方向与重力方向之间夹角为θ，则有：qEsinθ＝

7、qvBcosθ解得：θ＝arctan0.75即磁场是沿着与重力方向夹角θ＝arctan0.75，且斜向下方的一切方向．答案：1.96C/kg沿着与重力方向成夹角θ＝arctan0.75，且斜向下方的一切方向题型训练1.地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场(电场没画出)和垂直纸面向里的匀强磁场．一个带电液滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动．如右图所示，由此可以判断()A．如果液滴带负电，则它是从M点运动到N点B．如果液滴带负电，则它是从N点运动到M点C．液滴有可能做匀变速直线运动D．液滴一定做匀速直线运动解

8、析：由于带电粒子所受的洛伦兹力的大小与其运动速度有关，如果其速度不断增大，则洛伦兹力也会增大．然而重力和电场力都是保守力，合力不变，则只有当粒子做匀速运动时，粒子才能保持洛伦兹力不变，和其他两种力的合力为零，做匀速直线运动，根据洛伦兹力方向的判断方法——左手定则可知，当液滴带负电时，若他从M点运动到N点，他所受的洛伦兹力斜向左下方，则无论电场方向水平向右还是向左，电场力与