高考冲刺：带电粒子在电磁场中运动.doc

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1、高考冲刺：带电粒子在电磁场中运动【高考展望】带电粒子在电场中的运动，是电学知识和力学知识的结合点，基于此点，很容易命出将电场知识和力学中的牛顿第二定律、匀变速运动的规律、动能定理、动量定理、运动的合成与分解等主干知识相结合的情景新颖、便于考查学生能力的综合性试题。特别是在注重考查学科内知识综合能力的当今形势下，理解本专题知识，掌握处理涉及本专题知识的物理问题的思路和方法，尤为重要。洛伦兹力及带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动是磁学的基础，也是高考的重点和热点，在复习时既要弄清洛伦兹力的性质，更要掌握带电粒子在匀强磁场

2、中的匀速圆周运动所遵循的规律。带电粒子在复合场中运动的问题，因其涉及的知识点比较多，易于考查学生综合利用中学物理知识分析处理实际问题的能力，所以该专题知识在高考中出现几率较高，且多以难度中等或中等偏上的选择题或计算题出现在高考试卷中。带电粒子在复合场中的运动问题，因其涉及的知识点多，且题目限定的物理情景较难分析清楚，是本专题知识中的难点。【知识升华】一、带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动状态主要有三种：平衡、变速直线运动、偏转——类平抛运动。解决这类问题，一是由电场知识结合静力学知识，运动学规律和牛顿运动

3、定律求解；二是从能量角度求解，有时从能量角度考虑会更方便一些。常见的带电粒子有：电子、质子、α粒子、离子等，因这些粒子的重力较电场力小得多，常常忽略不计；另一类粒子，像带电微粒、油滴、尘埃等，因重力相对电场力较大，常不可忽略。（1）带电粒子的平衡带电粒子在电场中处于静止状态，设匀强电场的两极板电压为U，板间距离为d，则mg=qE，q＝（2）带电粒子的加速①运动状态分析，带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，粒子做匀加（减）速直线运动。②用功能观点分析，粒子动能的变化量等于电场力

4、做的功（电场可以是匀强电场，也可以是非匀强电场）若粒子初速为零，则若粒子初速度为v0，则－（3）带电粒子的偏转（限于匀强电场）若带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定与初速度方向成90°角的电场力作用而作匀变速曲线运动，处理方法与平抛运动的处理方法相同，应用运动的合成与分解的知识、方法求解：沿初速度的方向为匀速直线运动，有：　　l=v0t沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，有：　a=离开电场时偏移量y=离开电场时偏转角：tan=（4）交变电压下的运动18如果偏转极板上加一交变电压，极板间出现

5、一交变电场，但其交变周期T远大于粒子穿越电场的时间时，则在粒子穿越电场的过程中，极板间电场可当作匀强电场处理，只不过不同时刻匀强电场的场强大小不同而已。当偏转电压为正弦波或锯齿波时，连续射入电场中的带电粒子穿出电场时发生的侧移距离随入射时间变化的波形与偏转电压的波形变化。二、带电粒子在磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中主要涉及做匀速直线运动或匀速圆周运动。当带电粒子（不计重力）的运动方向与磁场平行时，粒子做匀速直线运动。当带电粒子（不计重力）的运动方向与磁场垂直时，粒子做匀速圆周运动。粒子做匀速圆周运动时，应注意以下几

6、点：①圆心的确定：画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的洛伦兹力F的方向，沿这两个洛伦兹力画其延长线，两延长线的交点即为圆心，或利用圆心位置必定在圆中一根弦的中垂线上，作出圆心位置。②半径的确定和计算：利用平面几何关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），半径与粒子运动速度间关系是：R=，③粒子在磁场中运动时间和圆心角的的关系：由几何关系找出粒子运动轨迹所对圆心角α，则t=④注意圆周运动中有关对称规律：如从同一边界平面射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒

7、子，必沿径向射出。三、带电粒子在复合场中的运动复合场是指电场、磁场、重力场中三者或其中任意两者共存的场。在复合场中运动的电荷有时可不计重力，如电子、质子、α粒子等微观粒子，也有重力不能忽略的宏观带电体，如小球、液滴、微粒等。虽然电荷在复合场中的运动情况一般较为复杂，但是它作为一个力学问题，同样遵循联系力和运动的各条基本规律。在分析和解决具体问题时，还是要从力的观点（牛顿定律）、动量的观点、能量的观点入手。电荷在复合场中的运动一般有两种情况——直线运动和圆周运动。若电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动，由于

8、电场力和重力为恒力，洛伦兹力方向和速度方向垂直且大小随速度的大小而改变。所以只要电荷速度大小发生变化，垂直于速度方向的合力就要发生变化，该方向电荷的运动状态就会发生变化，电荷就会脱离原来的直线轨道而沿曲线运动。可见，只有电荷的速度大小不变，才可能做直线运动，也就是说，电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动时，一定是做匀速直线运动。若电