1、1第第2 2講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2知識(shí)必備知識(shí)必備1.兩種場(chǎng)的模型及三種場(chǎng)力兩種場(chǎng)的模型及三種場(chǎng)力(1)兩種場(chǎng)模型兩種場(chǎng)模型組合場(chǎng)模型：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)組合場(chǎng)模型：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)(或其中兩種場(chǎng)或其中兩種場(chǎng))并存，但并存，但各位于一定區(qū)域，并且互不重疊。各位于一定區(qū)域，并且互不重疊。復(fù)合場(chǎng)模型：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)模型：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)(或其中兩種場(chǎng)或其中兩種場(chǎng))并存于同并存于同一區(qū)域。一區(qū)域。3(2)三種場(chǎng)力三種場(chǎng)力重力：重力：Gmg，總是豎直向下，為恒力，做功只取決于初、末，總是豎直向下，為恒力，做功只取決于初、末位置的高度差。位置的高度差。電場(chǎng)力

2、：電場(chǎng)力：FqE，方向與場(chǎng)強(qiáng)方向及電荷電性有關(guān)，做功只取，方向與場(chǎng)強(qiáng)方向及電荷電性有關(guān)，做功只取決于初、末位置的電勢(shì)差。決于初、末位置的電勢(shì)差。洛倫茲力：洛倫茲力：F洛洛qvB(vB)，方向用左手定則判定，洛倫茲力，方向用左手定則判定，洛倫茲力永不做功。永不做功。42.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，帶電粒子做勻速直當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如速度選擇器。線運(yùn)動(dòng)。如速度選擇器。(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子所受的重力與靜電力平衡時(shí)，帶電粒子可以在洛倫當(dāng)帶電粒子所受的重力與靜電力平衡時(shí)，

3、帶電粒子可以在洛倫茲力的作用下，在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。茲力的作用下，在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(3)較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子可能依次通過(guò)幾個(gè)性質(zhì)不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)情帶電粒子可能依次通過(guò)幾個(gè)性質(zhì)不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域情況發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組況隨區(qū)域情況發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成。成。5備考策略備考策略1.必須領(lǐng)會(huì)的必須領(lǐng)會(huì)的“4種方法和種方法和2種物理思想種物理思想”(1)對(duì)稱法、合成法、分解法、臨界法等；對(duì)稱法、合成法、分解法、臨界法等；(2)等效思想、分解思想。等效思想、分解思想。2.正確分析帶

4、電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問(wèn)題的前提正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問(wèn)題的前提帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的合外帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的合外力及初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力及初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析。力情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析。63.靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問(wèn)題的關(guān)鍵靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問(wèn)題的關(guān)鍵(1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解。件列方程求解。(2)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往

5、往同時(shí)應(yīng)用當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解。牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解。(3)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解。能定理或能量守恒定律列方程求解。7帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【真題示例】【真題示例】 (2017天津理綜，天津理綜，11)平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系xOy中，第中，第象限存在垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第象限存在垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第象限存在沿象限存在沿y軸軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)

6、，如圖1所示。一帶負(fù)電的粒子從電場(chǎng)中的所示。一帶負(fù)電的粒子從電場(chǎng)中的Q點(diǎn)以速度點(diǎn)以速度v0沿沿x軸正方向開始運(yùn)動(dòng)。軸正方向開始運(yùn)動(dòng)。Q點(diǎn)到點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為到軸的距離為到x軸距軸距離的離的2倍。粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)倍。粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)，最終從離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)，最終從x軸上軸上的的P點(diǎn)射出磁場(chǎng)，點(diǎn)射出磁場(chǎng)，P點(diǎn)到點(diǎn)到y(tǒng)軸距離與軸距離與Q點(diǎn)到點(diǎn)到y(tǒng)軸距離相等。不計(jì)粒軸距離相等。不計(jì)粒子重力，問(wèn)：子重力，問(wèn)：圖圖18(1)粒子到達(dá)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；(2)電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比。電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比。91011真題感悟真題感悟1.高考考查特

7、點(diǎn)高考考查特點(diǎn)本考點(diǎn)的高考命題主要考查帶電粒子本考點(diǎn)的高考命題主要考查帶電粒子“電偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)”、“磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)”問(wèn)題，常會(huì)結(jié)合回旋加速器、質(zhì)譜儀等背景命題。熟悉兩類偏問(wèn)題，常會(huì)結(jié)合回旋加速器、質(zhì)譜儀等背景命題。熟悉兩類偏轉(zhuǎn)方式的不同規(guī)律及不同處理方法是突破的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)方式的不同規(guī)律及不同處理方法是突破的關(guān)鍵。122.常見誤區(qū)及臨考提醒常見誤區(qū)及臨考提醒(1)電、磁偏轉(zhuǎn)類型混淆，規(guī)律不清，處理方法不當(dāng)。電、磁偏轉(zhuǎn)類型混淆，規(guī)律不清，處理方法不當(dāng)。(2)組合場(chǎng)問(wèn)題中不能分段畫出各自的軌跡，抓不住組合場(chǎng)問(wèn)題中不能分段畫出各自的軌跡，抓不住“過(guò)渡點(diǎn)過(guò)渡點(diǎn)”的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。(3)不能全面考慮粒子是否受重力

8、作用。不能全面考慮粒子是否受重力作用。(4)處理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)要做到處理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)要做到“三個(gè)分析三個(gè)分析”：受力分析；受力分析；運(yùn)動(dòng)分析；運(yùn)動(dòng)分析；能量轉(zhuǎn)化分析。能量轉(zhuǎn)化分析。13預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)1組合場(chǎng)與現(xiàn)代科技相結(jié)合組合場(chǎng)與現(xiàn)代科技相結(jié)合預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)2帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)141.(2017衡水檢測(cè)衡水檢測(cè))如圖如圖2為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在AC板間，虛線板間，虛線中間不加電場(chǎng)，如圖所示，帶電粒子從中間不加電場(chǎng)，如圖所示

9、，帶電粒子從P0處以速度處以速度v0沿電場(chǎng)線沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是()圖圖215A.帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次B.帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2P3P4C.加速粒子的最大速度與加速粒子的最大速度與D形盒的半徑有關(guān)形盒的半徑有關(guān)D.加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化答案答案C162.(2017益陽(yáng)一模益陽(yáng)一模)如圖如圖3所示，在邊

10、長(zhǎng)為所示，在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形內(nèi)有垂直的等邊三角形內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在，在AC邊界的左側(cè)邊界的左側(cè)有與有與AC邊平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，邊平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，D是底邊是底邊AB的中點(diǎn)。質(zhì)量為的中點(diǎn)。質(zhì)量為m，電，電荷量為荷量為q的帶正電的粒子的帶正電的粒子(不計(jì)重力不計(jì)重力)從從AB邊上的邊上的D點(diǎn)豎直向上射點(diǎn)豎直向上射入磁場(chǎng)，恰好垂直打在入磁場(chǎng)，恰好垂直打在AC邊上。邊上。圖圖317(1)求粒子的速度大小；求粒子的速度大小；(2)粒子離開磁場(chǎng)后，經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)粒子離開磁場(chǎng)后，經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)BA延長(zhǎng)線上延長(zhǎng)線上N點(diǎn)點(diǎn)(圖中沒(méi)有圖中沒(méi)有標(biāo)出

11、標(biāo)出)，已知，已知NAL，求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。，求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。1819歸納總結(jié)歸納總結(jié)帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法20帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【真題示例】【真題示例】 (2017全國(guó)卷全國(guó)卷，16)如圖如圖4，空間某區(qū)域存在勻，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行與紙面平行)，磁場(chǎng)方，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，三個(gè)帶正電的微粒向垂直于紙面向里，三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，電荷量相等，質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為ma、mb、mc，已知在該區(qū)域內(nèi)，已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙

12、面內(nèi)做勻速在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列選項(xiàng)正確的是勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列選項(xiàng)正確的是()圖圖421解析解析由題意知，三個(gè)帶電微粒受力情況：由題意知，三個(gè)帶電微粒受力情況：magqE，mbgqEBqv，mcgBqvqE，所以，所以mbmamc，故，故B正確，正確，A、C、D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。A.mambmc B.mbmamcC.mcmamb D.mcmbma答案答案B22真題感悟真題感悟1.高考考查特點(diǎn)高考考查特點(diǎn)本考點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣、綜合性強(qiáng)。題型可能是選擇題，也本考點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣、綜合

13、性強(qiáng)。題型可能是選擇題，也可能是計(jì)算題。可能是計(jì)算題。2.常見誤區(qū)及臨考提醒常見誤區(qū)及臨考提醒(1)疊加場(chǎng)中的疊加類型，運(yùn)動(dòng)情況判斷失誤。疊加場(chǎng)中的疊加類型，運(yùn)動(dòng)情況判斷失誤。(2)不能構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型。不能構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型。23預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)1疊加場(chǎng)與現(xiàn)代科技相結(jié)合疊加場(chǎng)與現(xiàn)代科技相結(jié)合預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)2帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)3帶電粒子在交變電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在交變電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)241.(多選多選)(2017杭州二模杭州二模)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)。如圖磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)。如圖5表示表示了它的原理：將一束等離子體了它的原理：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量

14、即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子，而從整體來(lái)說(shuō)呈電中性正、負(fù)帶電粒子，而從整體來(lái)說(shuō)呈電中性)噴射入磁場(chǎng)，在場(chǎng)中噴射入磁場(chǎng)，在場(chǎng)中有兩塊金屬板有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度均為如果射入的等離子體速度均為v，板間距離為，板間距離為d，板平面的面積，板平面的面積為為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于速度方向，負(fù)載，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間，其電阻率為，電離氣體充滿兩板間的空間，其電阻率為，當(dāng)發(fā)電，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，A、B

15、就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。下列說(shuō)法就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。下列說(shuō)法正確的是正確的是()圖圖525A.圖中圖中A板是電源的負(fù)極板是電源的負(fù)極B.A、B間的電壓即為該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)間的電壓即為該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)C.正對(duì)面積正對(duì)面積S越大，該發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)越大越大，該發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)越大D.電阻電阻R越大，該發(fā)電機(jī)輸出效率越高越大，該發(fā)電機(jī)輸出效率越高26答案答案AD272.如圖如圖6所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy，在其第三象限空間，在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為小為B0.

16、5 T，還有沿，還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E2 N/C。在其第一象限空間有沿。在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向、場(chǎng)強(qiáng)大小也為軸負(fù)方向、場(chǎng)強(qiáng)大小也為E的的勻強(qiáng)電場(chǎng)，并在勻強(qiáng)電場(chǎng)，并在yh0.4 m的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)帶電荷量為于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)帶電荷量為q的油滴從圖中第三的油滴從圖中第三象限的象限的P點(diǎn)得到一初速度，恰好能沿點(diǎn)得到一初速度，恰好能沿PO做勻速直線運(yùn)動(dòng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)(PO與與x軸負(fù)方向的夾角為軸負(fù)方向的夾角為45)，并從原點(diǎn)，并從原點(diǎn)O進(jìn)入第一象限。已知進(jìn)入第一象限。已知重力加速度重力加速度g10 m/s2。問(wèn)：。問(wèn)：圖圖628(1)油滴在第三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的油滴在第三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷