走向高考走向高考 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教人教版版 高考总复习高考总复习磁场磁场第八章第八章第第3讲带电粒子在复合场中的运动讲带电粒子在复合场中的运动第八章第八章考考 纲纲 解解 读读1基础自主梳理基础自主梳理2跟踪自测巩固跟踪自测巩固3重点题型突破重点题型突破4学科特色素养学科特色素养6课课 时时 作作 业业8常考易错警示常考易错警示5高高 考考 模模 拟拟7考考 纲纲 解解 读读1会分析带电粒子在组合场、复合场中的运动问题。2会分析速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器等磁场的实际应用问题。基础自主梳理基础自主梳理1.复合场与组合场：(1)复合场：电场、_、重力场共存，或其中某两场共存。(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现。2带电粒子在复合场中运动情况分类(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于_状态或_状态。带电粒子在复合场、组合场中的运动带电粒子在复合场、组合场中的运动磁场磁场静止静止匀速直线运动匀速直线运动(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小_，方向_时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做_运动。(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在_时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。(4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。相等相等相反相反匀速圆周匀速圆周一条直线上一条直线上带电粒子在复合场中运动的应用实例带电粒子在复合场中运动的应用实例相等相等匀速直线运动匀速直线运动跟踪自测巩固跟踪自测巩固(4)带电粒子在复合场中受洛伦兹力情况下的直线运动一定为匀速直线运动。()(5)质谱仪是一种测量带电粒子质量并分析同位素的仪器。()答案：(1)利用回旋加速器不能将带电粒子的速度无限制地增大。(2)粒子能否通过速度选择器，与粒子的带电正负无关。(3)(4)(5)答案：D解析：洗衣机将电能转化为机械能，不是利用带电粒子在磁场中的偏转制成的，所以选项D符合题意。答案：C解析：带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动或匀速圆周运动，C正确。重点题型突破重点题型突破带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动这类问题的特点是电场、磁场或重力场依次出现，包含空间上先后出现和时间上先后出现，磁场或电场与无场区交替出现相组合的场等。其运动形式包含匀速直线运动、匀变速直线运动、类平抛运动、圆周运动等，涉及牛顿运动定律、功能关系等知识的应用。1在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质在电场强度为在电场强度为E的匀强电场的匀强电场中中在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场的匀强磁场中中初速度为零初速度为零做初速度为零的匀加速直线做初速度为零的匀加速直线运动运动保持静止保持静止初速度垂初速度垂直场线直场线做匀变速曲线运动做匀变速曲线运动(类平抛运类平抛运动动)做匀速圆周运动做匀速圆周运动初速度平初速度平行场线行场线做匀变速直线运动做匀变速直线运动做匀速直线运动做匀速直线运动特点特点受恒力作用，做匀变速运动受恒力作用，做匀变速运动洛伦兹力不做功，动能不变洛伦兹力不做功，动能不变2.“电偏转”和“磁偏转”的比较电偏转电偏转磁偏转磁偏转偏转条件偏转条件带电粒子以带电粒子以vE进入匀强进入匀强电场电场带电粒子以带电粒子以vB进入匀强磁场进入匀强磁场受力情况受力情况只受恒定的电场力只受恒定的电场力只受大小恒定的洛伦兹力只受大小恒定的洛伦兹力运动情况运动情况类平抛运动类平抛运动匀速圆周运动匀速圆周运动运动轨迹运动轨迹抛物线抛物线圆弧圆弧物理规律物理规律类平抛规律、牛顿第二定律类平抛规律、牛顿第二定律牛顿第二定律、向心力公式牛顿第二定律、向心力公式(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向。(2)若磁感应强度的大小为一定值B0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B0。(3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间。思路引导：(1)带电粒子在电场中做什么运动？如何求粒子在Q点的速度和大小？(2)粒子进入磁场后做什么运动？(3)根据几何关系，求得半径为R_。(4)粒子出磁场后，在第二象限内做什么运动？(5)粒子在第三象限内做什么运动？(6)撤去电场后粒子在第四象限内做什么运动？名师归纳：解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法答案：(1)400C/kg(2)(0，1)m带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中运动的解题思路：(1)弄清复合场的组成，一般有磁场、电场的复合，电场、重力场的复合，磁场、重力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合。(2)正确受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意电场力和磁场力的分析。(3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的分析。(4)对于粒子连续通过几个不同情况场的问题，要分阶段进行处理。转折点的速度往往成为解题的突破。(5)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律。当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解。当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿运动定律结合圆周运动规律求解。当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解。对于临界问题，注意挖掘隐含条件。思路引导：(1)微粒沿直线运动说明受力有什么特点？(2)微粒做圆周运动说明受力有什么特点？(3)如何求电场变化的周期？(4)T的最小值对应什么条件？答案：(1)微粒做直线运动说明所受合力为零。(2)微粒做圆周运动说明所受合力大小不变，方向始终指向圆心。(3)电场变化的周期等于微粒从N1到Q的匀速运动时间和微粒做圆周运动时间之和。(4)T的最小值对应N1到Q的距离最短。名师归纳：带电体在复合场中运动的归类分析(1)磁场力、重力并存。若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒。(2)电场力、磁场力并存(不计重力)。若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体做复杂的曲线运动，可用动能定理求解。(3)电场力、磁场力、重力并存。若三力平衡，带电体做匀速直线运动。若重力与电场力平衡，带电体做匀速圆周运动。若合力不为零，带电体可能做复杂的曲线运动，可用能量守恒定律或动能定理求解。(1)求电场强度的大小和方向。(2)要使粒子不从NS边界飞出，求粒子入射速度的最小值。(3)若粒子能经过Q点从MT边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值。常考易错警示常考易错警示不清楚回旋加速器的原理不清楚回旋加速器的原理错因分析：不理解回旋加速器的原理。错解1误认为随着粒子的速率越来越大，粒子回旋的周期越来越小，错选A。错解2误认为粒子获得的最大动能与加速电压有关，错选B。错解3误认为粒子加速次数越多，粒子获得的动能越大，错选C。A加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大答案：B学科特色素养学科特色素养带电粒子在交变复合场中的运动带电粒子在交变复合场中的运动带电粒子在交变复合场中的运动带电粒子在交变复合场中的运动，往往运动复杂，且运动具有某种规律性，综合考查牛顿运动定律、功能关系，圆周运动规律等。答案：(1)7.2103N/C(2)4cm(3)3.86104s高高 考考 模模 拟拟(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vC；(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf；(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD，从D点运动到P点的时间为t，求小滑块运动到P点时速度的大小vP。(3)若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出，试问在其他条件不变的情况下，也进入第n层磁场，但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界，请简要推理说明之。答案：见解析(1)求原本打在MN中点P的离子质量m；(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整，求需要调节U的最少次数(取lg20.301，lg30.477，lg50.699)课课 时时 作作 业业