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1、华冲中学高三物理第二轮复习导学案带电粒子在复合场中的运动姓名 学号 班级 一、 考情分析：纵观近几年各种形式的高考试题，题目一般是运动情景复杂、综合性强，多把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以及交变电场等知识有机地结合，题目难度中等偏上，对考生的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力，及用数学方法解决物理问题的能力要求较高，题型有选择题，填空题、作图及计算题，涉及本部分知识的命题也有构思新颖、过程复杂、高难度的压轴题。二、知识要点回顾：三种场力的特点（1）重力的大小为，方向竖直向下重力做功与路径无关，其数值除与带电粒子的质量有关外，还与始末位置的高度差有关。（2）电场力的大
2、小为，方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关，电场力做功与路径无关，其数值除与带电粒子的电荷量有关外，还与始末位置的电势差有关。（3）洛伦兹力的大小跟速度与磁场方向的夹角有关，当带电粒子的速度与磁场方向平行时F=0；当带电粒子的速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面。无论带电粒子做什么运动，洛伦兹力都不做功。但重力、电场力可能做功而引起带电粒子能量的转化。【典型例题】类型一：带电粒子在复合场中的直线运动例题1：如图所示，足够长的光滑绝缘斜面与水平面间的夹角为，放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E=50 V/m，方向水平向左，磁场方向垂直纸面向
3、外一个电荷量C，质量m = 0. 40 kg的光滑小球，以初速度=20 m/s从斜面底端向上滑，然后又下滑，共经过3s脱离斜面。求磁场的磁感应强度。（g取10）变式1：如图所示，在互相垂直的水平方向的匀强电场（E已知）和匀强磁场（B已知）中，有一固定的竖直绝缘杆，杆上套有一个质量为m，电荷量为q的小球，它们之间的动摩擦因数为，现由静止释放小球，试分析小球运动的加速度和速度的变化情况，并求出最大速度。（）类型二：带电粒子在分区域组合场中的运动例题2： 在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电
4、的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图58所示不计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.变式2：如图9甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),电场强度的大小随时间变化的情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面,磁感应强度大小随时间变化的情况如图丙所示.在t=1 s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子(不计重力),并在此之后,每隔2
5、s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,射出的粒子均能击中C点.若AB=BC=l,且粒子由A运动到C的时间均小于1 s.不计空气阻力及电场、磁场变化带来的影响,则以下说法正确的是（ ）A.磁场方向垂直纸面向外B.电场强度E0和磁感应强度B0的比值E0/B0=2v0C.第一个粒子由A运动到C所经历的时间t1=D.第二个粒子到达C点的动能等于第一个粒子到达C点的动能类型三：带电粒子复合场中的运动例题3： 如图510所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面(纸面)向里的匀强磁场，在第四
6、象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场一质量为m、电荷量为q的带电质点，从y轴上yh处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限然后经过x轴上x2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动之后经过y轴上y2h处的P3点进入第四象限已知重力加速度为g.试求：(1)粒子到达P2点时速度的大小和方向(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大 小和方向变式3; (12分)如图12所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一绝缘弯杆由两段直
7、杆和一段半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平 面内，PQ、MN水平且足够长，半圆环PAM在磁场边界左侧，P、M点在磁场边界线上，NMAP段是光滑的，现有一质量为m，带电荷量q的小环套在MN杆上，它所受电场力为重力的倍，当在M右侧D点由静止释放小环时，小环刚好能达到P点(1)求DM间距离x0；(2)求上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时弯杆对小环作用力的大小；(3)若小环与PQ间动摩擦因数为(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，且)，现将小环移至M点右侧4R处由静止开始释放，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功四随堂巩固：如图所示，K与虚线MN之间是加速电场，虚线MN与PQ之间是匀强电场，虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场，且MN、PQ与荧光屏三者互相平行，电场和磁场的方向如图所示。图中A点与O点的连线垂直于荧光屏，一带正电的粒子从A点离开加速电场，速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在图中的荧光屏上。已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电压与偏转电场的场强关系为，式中的d是偏转电场的宽度且为已知量，磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速度关系符合表达式。试求：（1）磁场的宽度L为多少？（2）带电粒子最后在电场和磁场中总的偏转距离是多少？- 5 -
带电粒子在复合场中的运动
