考物理-复习方案-第3讲 带电粒子在复合场中的运动.doc

1．复合场与组合场 (1)复合场：电场、磁场、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的常见运动 (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，将处于静止状态或匀速直线运动状态。 (2)匀速圆周运动： 当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，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匀速圆周运动。 (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同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子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。 三种场力的特点 力的特点 功和能的特点 重力场 (1)大小G＝mg (2)方向竖直向下 (1)重力做功和路径无关 (2)重力做功改变物体的重力势能，且WG＝－ΔEp 静电场 (1)大小：F＝Qe (2)方向：正电荷受力方向与该点电场强度的方向相同(或负电荷受力的方向与该点电场强度的方向相反) (1)电场力做功与路径无关 (2)电场力做功改变物体的电势能，且W电＝－ΔEp 磁场 (1)大小：F＝qvB (2)方向：垂直于v和B决定的平面 洛伦兹力不做功 2．电偏转和磁偏转的比较 电偏转 磁偏转 受力特征 F电＝qE(恒力) F洛＝qvB(变力) 运动性质 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 运动轨迹 运动规律 类平抛运动 速度：vx＝v0，vy＝t 偏转角θ，tan θ＝ 偏移距离y＝t2 匀速圆周运动 轨道半径r＝ 周期T＝ 偏转角θ＝ωt＝t 偏移距离y＝ltan ＝r－ 射出边界的速率 v＝ v0 v＝v0 运动时间 t＝ t＝T 3.粒子重力是否考虑的三种情况 (1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，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、金属块等一般应当考虑其重力。 (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单。 (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果确定是否要考虑重力。 4．带电粒子在复合场中运动问题的分析思路及方法 (1)认识粒子所在区域中场的组成，一般是电场、磁场、重力场中两个场或三个场的复合场。 (2)正确的受力分析是解题的基础，除了重力、弹力、摩擦力以外，特别要注意电场力和洛伦兹力的分析，不可遗漏任一个力。 (3)在正确的受力分析的基础上进行运动的分析，注意运动情况和受力情况的相互结合，特别要关注一些特殊的时刻所处的特殊状态(临界状态)。 (4)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。 (5)应用一些必要的数学知识，画出粒子的运动轨迹示意图，根据题目的条件和问题灵活选择不同的物理规律解题。 ①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。 ②当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用平衡条件牛顿定律结合圆周运动规律求解。 ③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。 (6)对于临界问题，注意挖掘隐含条件。 　如图8－3－1所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是(　　) 图8－3－1 A．小球一定带正电 B．小球一定带负电 C．小球的绕行方向为顺时针 D．改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动 解析：选BC　带电小球做匀速圆周运动，重力电场力必平衡，电场力向上，小球带负电，A错，B正确；洛伦兹力充当问心力，结合左手定则知转动方向为顺时针方向，C正确，改变速度大小，小球做圆周运动的半径改变，D错。 带电粒子在组合场中的运动 [命题分析]　本考点为高考热点，考查学生对带电粒子在先后出现(或交替出现)的电磁场中的运动分析、性质判断及综合计算能力。 [例1]　(2012·山东高考)如图8－3－2甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ，两极板中心各有一小孔S1、S2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U0，周期为T0。在t＝0时刻将一个质量为m、电量为－q(q0)的粒子由S1静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在t＝时刻通过S2垂直于边界进入右侧磁场区。(不计粒子重力，不考虑极板外的电场) (1)求粒子到达S2时的速度大小v和极板间距d； (2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应