全国通用2019届高考物理二轮复习专题9带电粒子在电场和磁场中的运动课件.ppt
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1、专题9 带电粒子在电场和磁场中 的运动,知识专题,网络构建,考题二 带电粒子在叠加场中的运动,考题三 带电粒子在交变电磁场中的运动,栏目索引,考题一 带电粒子在组合场中的运动,考题一 带电粒子在组合场中的运动,1.组合场模型 电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存,但各自位于一定区域,并且互不重叠的情况. 2.带电粒子在组合场中运动的处理方法 (1)分别研究带电粒子在不同场区的运动规律.在匀强磁场中做匀速圆周运动.在匀强电场中,若速度方向与电场方向平行,则做匀变速直线运动;若速度方向与电场方向垂直,则做类平抛运动. (2)带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系处理. (3)当粒子从
2、一个场进入另一个场时,该位置粒子的速度大小和方向往往是解题的突破口.,方法指导,例1 (2016四川11)如图1所示,图面内有竖直线DD,过DD且垂直于图面的平面将空间分成、两区域.区域有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直图面的匀强磁场B(图中未画出);区域有固定在水平地面上高h2l、倾角 的光滑绝缘斜面,斜面顶端与直线DD距离s4l,区域可加竖直方向的大小不同的匀强电场(图中未画出);C点在DD上,距地面高H3l.零时刻,质量为m、带电荷量为q的小球P在K点具有大小v0 、方向与水平面夹角 的速度,在区域内做半径r 的匀速圆周运动,经C点水平进入区域. 某时刻,不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止
3、释放,在某 处与刚运动到斜面的小球P相遇.小球视为质点,不计空 气阻力及小球P所带电荷量对空间电磁场的影响.l已知, g为重力加速度.,典例剖析,图1,(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;,解析答案,(2)若小球A、P在斜面底端相遇,求释放小球A的时刻tA; 解析 小球P在区域做匀速圆周运动转过的圆心角为,运动到C点的时刻为tC,到达斜面底端时刻为t1,有,小球A释放后沿斜面运动加速度为aA,与小球P在时刻t1相遇于斜面底端,,解析答案,(3)若小球A、P在时刻t (为常数)相遇于斜面某处,求此情况下区域的匀强电场的场强E,并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向.,解析答案,解析 设所求电
4、场方向向下,在tA时刻释放小球A,小球P在区域运动加速度为aP,有,mgqEmaP ,对小球P的所有运动情形讨论可得35,1.如图2所示,在平面直角坐标系xOy的第二象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴负方向.在第一、四象限内有一个圆,圆心O坐标为(r,0),圆内有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(不计粒子所受的重力),从P(2h,h)点,以大小为v0的速度沿平行于x轴正方向射入电场,通过坐标原点O进入第四 象限,又经过磁场从x轴上的Q点离开磁场.求: (1)电场强度E的大小;,变式训练,1,2,图2,解析答案,解析 带电粒子在电场中做类平抛运动,有
5、 水平方向:2hv0t1 ,1,2,(2)圆内磁场的磁感应强度B的大小; 解析 粒子进入磁场时沿y轴方向的速度 vyat1v0 ,粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动,有,1,2,解析答案,(3)带电粒子从P点进入电场到从Q点射出磁场的总时间t.,解析答案,粒子从P点进入电场到Q点射出磁场的总时间 tt1t2 ,1,2,2.如图3所示,平面直角坐标系xOy在第一象限内存在水平向左的匀强电场,第二、四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场,第三象限内存在与x轴负方向成30角斜向上的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以一定初速度从y轴上的A点与y轴正方向成60角垂直磁场方向射入第二象限,粒子从x轴上
6、的C点与x轴正方向成30角进入第三象限. 粒子到达y轴上的D点(未画出)时速度刚好减半, 经第四象限内磁场偏转后又能垂直x轴进入第一 象限内,最后恰好回到A点.已知OA , 第二象限内匀强磁场的磁感应强度为B.粒子重力 不计,求:,图3,1,2,(1)粒子初速度v0和第四象限内匀强磁场的磁感应强度B1的大小; 解析 粒子在第二象限内运动正好完成半个圆周,则 2R1cos 30OA,解析答案,解得R1a,1,2,(2)第一、三象限内匀强电场的电场强度E1和E2的大小; 解析 在第一象限内: OFR2R2sin 30a,OAv1t1,解析答案,1,2,(3)粒子在第一、三象限内运行的时间比t1t3
7、. 解析 在第三象限内有:,解析答案,返回,1,2,带电粒子在叠加场中运动的处理方法 (1)明种类:明确叠加场的种类及特征. (2)析特点:正确分析带电粒子的受力特点及运动特点. (3)画轨迹:画出运动过程示意图,明确圆心、半径与边角关系. (4)用规律:灵活选择不同的运动规律. 两场共存时,电场与磁场中满足qEqvB或重力场与磁场中满足mgqvB或重力场与电场中满足mgqE,都表现为匀速直线运动或静止,根据受力平衡列方程求解.,考题二 带电粒子在叠加场中的运动,方法指导,三场共存时,合力为零,受力平衡,粒子做匀速直线运动.其中洛伦兹力FqvB的方向与速度v垂直. 三场共存时,粒子在叠加场中做
8、匀速圆周运动.mg与qE相平衡,根据mgqE,由此可计算粒子比荷,判定粒子电性.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,应用受力平衡和牛顿运动定律结合圆周运动规律求解,有qvBmr2 ma. 当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解.,例2 如图4所示,在无限长的水平边界AB和CD间有一匀强电场,同时在AEFC、BEFD区域分别存在水平向里和向外的匀强磁场,磁感应强度大小相同,EF为左右磁场的分界线.AB边界上的P点到边界EF的距离为(2 )L,一带正电微粒从P点正上方的O点由静止释放,从P点垂直AB边界进入电、磁场区域,且恰好不从AB边界飞出电、磁场.
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