3-1必威体育精装版物理高考第四节带电粒子在复合场中的运动.docVIP

第四节 带电粒子在复合场中的运动 一、考情分析 考试大纲 考纲解读 质谱仪和回旋加速器 I 带电粒子在磁场和电场、磁场和重力场以及磁场、电场、重力场三场所形成的复合场中运动的 问题也是考查的重点.这多见于带电粒子在复合场中做匀速直线运动、匀速圆周运动等.一般以非选择题形式出现.准确分析受力和运动情况，并由几何知识画出轨迹是关键。两种基本模型：速度选择器（电磁场正交）和回旋加速器（电磁场相邻） 二、考点知识梳理 （一）、复合场的分类： 1、复合场：即电场与磁场有明显的界线，带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动，即分段运动，该类问题运动过程较为复杂，但对于每一段运动又较为清晰易辨，往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度，具有承上启下的作用． 2、叠加场：即在同一区域内同时有电场和磁场，些类问题看似简单，受力不复杂，但仔细分析其运动往往比较难以把握。 （二）、带电粒子在复合场电运动的基本分析 1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止． 2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动． 3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动． 4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理． （三）、电场力和洛伦兹力的比较 1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用． 2.电场力的大小F＝Eq，与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小f=Bqvsinα,与电荷运动的速度大小和方向均有关． 3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直． 4.电场力既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小 5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能． 6.匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧． （四）、对于重力的考虑 重力考虑与否分三种情况． （1）对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力． （2）在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单． （3）对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时，可采用假设法判断，假设重力计或者不计，结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确，否则假设错误． （五）、相关规律的运用 1.静止或匀速直线运动（a=0) 合力，一般方法①矢量三角形法 ②正交分解法： 2.粒子做匀变速运动（a恒定） 牛顿第二定律：（力的合成） 或:取运动方向为x轴,（正交分解） 3.动能定理的应用： 表达式： 左边：注意分析受力情况，有几个力做功，分别是正功还是负功，进行代数相加就是总功 右边：一定要用末动能减去初动能 4.动量守恒定律的应用 不计）,最典型的是碰撞过程。 ②表达式： ③注意动量矢量性，代入速度时要考虑其方向 5.能量的转化和守恒 ①分析在运动过程中有哪些形式的能量参与转化 ②左边：看哪些能量增加了，增加了多少，然后把所有增加量相加 ③右边：看哪些能量减少了，减少了多少，然后把所有减少量相加 （六）、解决带电粒子在复合场中运动问题的基本方法和思路： 认识粒子所在区域的场的组成，一般是电场、磁场、重力场三者的复合场，或者是其中两个的复合。 正确的受力分析是解题的基础，处了重力、弹力、摩擦力以外，特别要注意电场力和洛伦兹力的分析，不可遗漏一个力。 在正确的受力分析的基础上还要进行运动的分析，注意运动情况和受力情况的相互关联，特别要关注一些特殊的时刻所处的特殊状态（临界状态)。 如果粒子在运动过程中经过不同的区域受力发生改变，应根据需要对过程分阶段处理。 应用一些必要的数学知识，画出粒子的运动轨迹图，根据题目的条件和问题灵活选择不同的物理规律解题。 一般思路有两类:1.力和运动角度思考 2.动量和能量的角度思考 当带电粒子在复合场中处于静止或者是做匀速直线运动时，应该从力的平衡的角度分析寻找突破口。 当带电粒子在复合场中做匀加速直线运动时，可以考虑用牛顿运动定律。 当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，可以考虑应用牛顿第二定律结合圆周运动的相关规律求解。 当带电粒子做复杂的曲线运动时，一般用动能定理或者是能量守恒规律求解。 对以一些由于特殊状