专题07 带电粒子复合场中的运动-2014年高考物理考纲解读及热点难点试题演练.doc

(1)主要考查三种常见的运动规律，即匀变速直线运动、平抛运动及圆周运动．一般出现在试卷的压轴题中． (2)以电磁技术的应用为背景材料，联系实际考查学以致用的能力，一般出现在压轴题中． (3)偶尔出现在选择题中，给出一段技术应用的背景材料，考查带电粒子在场中的运动规律及特点． 【命题趋势】 一、带电粒子在“组合场”中的运动 (1)组合场：指电场、磁场、重力场有两种场同时存在，但各位于一定的区域内且并不重叠，且带电粒子在一个场中只受一种场力的作用。 (2)对“组合场”问题的处理方法 最简单的方法是进行分段处理，要注意在两种区域的交界处的边界问题与运动的连接条件，根据受力情况分析和运动情况分析，大致画出粒子的运动轨迹图，从而有利于直观地解决问题。 【方法技巧】解决带电粒子在组合场中运动的一般思路和方法: (1)明确组合场是由哪些场组合成的。 (2)判断粒子经过组合场时的受力和运动情况，并画出相应的运动轨迹简图。 (3)带电粒子经过电场时利用动能定理和类平抛运动知识分析。 (4)带电粒子经过磁场区域时通常用圆周运动知识结合几何知识来处理。 二、带电粒子在复合场中的运动 1.正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提 带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及初始运动的速度，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。 2.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直线运动时，应根据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非匀变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。 由于带电粒子在复合场中受力情况复杂，往往出现临界问题，此时应以题目中出现的“恰好”“最大”“最高”“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，再与其他方程联立求解。 三、带电粒子在周期性的电场、磁场中的运动 带电粒子在交变电场或磁场中运动情况较复杂，运动情况不仅取决于场的变化规律，还与粒子进入场的时刻有关，一定要从粒子的受力情况着手，分析出粒子在不同时间间隔内的运动情况，若交变电压的变化周期远大于粒子穿越电场的时间，那么粒子在穿越电场的过程中，可看做匀强电场。 【方法技巧】空间存在的电场或磁场是随时间周期性变化的，一般呈现“矩形波”的特点。交替变化的电场及磁场会使带电粒子顺次经过不同特点的电场、磁场或叠加的场，从而表现出多过程现象，其特点较为隐蔽，应注意以下两点: (1)仔细确定各场的变化特点及相应时间，其变化周期一般与粒子在磁场中的运动周期关联。 (2)把粒子的运动过程用直观草图进行分析。 【误区警示】 3.混淆处理“磁偏转”和“电偏转” (1)粒子在恒力(如重力、电场力等)作用下的“电偏转”是类平抛运动，采用分解为匀速运动和匀加速运动来处理。 (2)粒子在洛伦兹力作用下的偏转是匀速圆周运动，采用圆周运动规律结合几何关系来处理。 考点1、带电粒子在组合复合场中的运动 【例1】 (2013·安徽卷，23) 如图3－7－2所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h，0)点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45 °角，不计粒子所受的重力．求： (1)电场强度E的大小； (2)粒子到达a点时速度的大小和方向；[] (3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值． 【变式探究】 如图3－7－3所示，在坐标系y轴左右两侧分别有宽度L＝0.2 m理想的匀强磁场与匀强电场，已知磁感应强度B＝2×10－3 T，方向垂直纸面向里；电场强度E＝40 V/m，方向竖直向上．一个带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19 C，质量m＝6.4×10－27 kg，以v＝4×104 m/s的速度从x轴的P点(－0.2 m，0)与x轴成30°角垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入电场，最后从电场右边界射出．求：(不考虑带电粒子的重力) (1)带电粒子从进入磁场到射出电场的运动时间t. (2)带电粒子飞出电场时的动能． 解析　 考点2、带电粒子在叠加复合场中的运动 【例2】 如图3－7－5所示，坐标系xOy在竖直平面内，空间内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x0的空间内有沿x轴正方向的匀强电场，电场强度的大小为E.一个带正电的油滴经过图中x轴上的A点，恰好能沿着与水平方向成θ＝30°角斜向下的直线做匀速运动，