1、1第第2 2講帶電粒子在復合場中的運動講帶電粒子在復合場中的運動2知識必備知識必備1.兩種場的模型及三種場力兩種場的模型及三種場力(1)兩種場模型兩種場模型組合場模型：電場、磁場、重力場組合場模型：電場、磁場、重力場(或其中兩種場或其中兩種場)并存，但并存，但各位于一定區域，并且互不重疊。各位于一定區域，并且互不重疊。復合場模型：電場、磁場、重力場復合場模型：電場、磁場、重力場(或其中兩種場或其中兩種場)并存于同并存于同一區域。一區域。3(2)三種場力三種場力重力：重力：Gmg，總是豎直向下，為恒力，做功只取決于初、末，總是豎直向下，為恒力，做功只取決于初、末位置的高度差。位置的高度差。電場力

2、：電場力：FqE，方向與場強方向及電荷電性有關，做功只取，方向與場強方向及電荷電性有關，做功只取決于初、末位置的電勢差。決于初、末位置的電勢差。洛倫茲力：洛倫茲力：F洛洛qvB(vB)，方向用左手定則判定，洛倫茲力，方向用左手定則判定，洛倫茲力永不做功。永不做功。42.帶電粒子的運動帶電粒子的運動(1)勻速直線運動勻速直線運動當帶電粒子在復合場中所受合外力為零時，帶電粒子做勻速直當帶電粒子在復合場中所受合外力為零時，帶電粒子做勻速直線運動。如速度選擇器。線運動。如速度選擇器。(2)勻速圓周運動勻速圓周運動當帶電粒子所受的重力與靜電力平衡時，帶電粒子可以在洛倫當帶電粒子所受的重力與靜電力平衡時，

3、帶電粒子可以在洛倫茲力的作用下，在垂直于磁場的平面內做勻速圓周運動。茲力的作用下，在垂直于磁場的平面內做勻速圓周運動。(3)較復雜的曲線運動較復雜的曲線運動帶電粒子可能依次通過幾個性質不同的復合場區域，其運動情帶電粒子可能依次通過幾個性質不同的復合場區域，其運動情況隨區域情況發生變化，其運動過程由幾種不同的運動階段組況隨區域情況發生變化，其運動過程由幾種不同的運動階段組成。成。5備考策略備考策略1.必須領會的必須領會的“4種方法和種方法和2種物理思想種物理思想”(1)對稱法、合成法、分解法、臨界法等；對稱法、合成法、分解法、臨界法等；(2)等效思想、分解思想。等效思想、分解思想。2.正確分析帶

4、電粒子的受力及運動特征是解決問題的前提正確分析帶電粒子的受力及運動特征是解決問題的前提帶電粒子在復合場中做什么運動，取決于帶電粒子所受的合外帶電粒子在復合場中做什么運動，取決于帶電粒子所受的合外力及初始運動狀態的速度，因此應把帶電粒子的運動情況和受力及初始運動狀態的速度，因此應把帶電粒子的運動情況和受力情況結合起來進行分析。力情況結合起來進行分析。63.靈活選用力學規律是解決問題的關鍵靈活選用力學規律是解決問題的關鍵(1)當帶電粒子在復合場中做勻速直線運動時，應根據平衡條當帶電粒子在復合場中做勻速直線運動時，應根據平衡條件列方程求解。件列方程求解。(2)當帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動時，往

5、往同時應用當帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動時，往往同時應用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯立求解。牛頓第二定律和平衡條件列方程聯立求解。(3)當帶電粒子在復合場中做非勻變速曲線運動時，應選用動當帶電粒子在復合場中做非勻變速曲線運動時，應選用動能定理或能量守恒定律列方程求解。能定理或能量守恒定律列方程求解。7帶電粒子在組合場中的運動帶電粒子在組合場中的運動【真題示例】【真題示例】 (2017天津理綜，天津理綜，11)平面直角坐標系平面直角坐標系xOy中，第中，第象限存在垂直于平面向里的勻強磁場，第象限存在垂直于平面向里的勻強磁場，第象限存在沿象限存在沿y軸軸負方向的勻強電場，如圖負方向的勻強電場

6、，如圖1所示。一帶負電的粒子從電場中的所示。一帶負電的粒子從電場中的Q點以速度點以速度v0沿沿x軸正方向開始運動。軸正方向開始運動。Q點到點到y軸的距離為到軸的距離為到x軸距軸距離的離的2倍。粒子從坐標原點倍。粒子從坐標原點O離開電場進入磁場，最終從離開電場進入磁場，最終從x軸上軸上的的P點射出磁場，點射出磁場，P點到點到y軸距離與軸距離與Q點到點到y軸距離相等。不計粒軸距離相等。不計粒子重力，問：子重力，問：圖圖18(1)粒子到達粒子到達O點時速度的大小和方向；點時速度的大小和方向；(2)電場強度和磁感應強度的大小之比。電場強度和磁感應強度的大小之比。91011真題感悟真題感悟1.高考考查特

7、點高考考查特點本考點的高考命題主要考查帶電粒子本考點的高考命題主要考查帶電粒子“電偏轉電偏轉”、“磁偏轉磁偏轉”問題，常會結合回旋加速器、質譜儀等背景命題。熟悉兩類偏問題，常會結合回旋加速器、質譜儀等背景命題。熟悉兩類偏轉方式的不同規律及不同處理方法是突破的關鍵。轉方式的不同規律及不同處理方法是突破的關鍵。122.常見誤區及臨考提醒常見誤區及臨考提醒(1)電、磁偏轉類型混淆，規律不清，處理方法不當。電、磁偏轉類型混淆，規律不清，處理方法不當。(2)組合場問題中不能分段畫出各自的軌跡，抓不住組合場問題中不能分段畫出各自的軌跡，抓不住“過渡點過渡點”的特點。的特點。(3)不能全面考慮粒子是否受重力

8、作用。不能全面考慮粒子是否受重力作用。(4)處理帶電粒子在復合場中的運動時要做到處理帶電粒子在復合場中的運動時要做到“三個分析三個分析”：受力分析；受力分析；運動分析；運動分析；能量轉化分析。能量轉化分析。13預測預測1組合場與現代科技相結合組合場與現代科技相結合預測預測2帶電粒子在組合場中的運動帶電粒子在組合場中的運動141.(2017衡水檢測衡水檢測)如圖如圖2為一種改進后的回旋加速器示意圖，其為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在AC板間，虛線板間，虛線中間不加電場，如圖所示，帶電粒子從中間不加電場，如圖所示

9、，帶電粒子從P0處以速度處以速度v0沿電場線沿電場線方向射入加速電場，經加速后再進入方向射入加速電場，經加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，對這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是速圓周運動，對這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()圖圖215A.帶電粒子每運動一周被加速兩次帶電粒子每運動一周被加速兩次B.帶電粒子每運動一周帶電粒子每運動一周P1P2P3P4C.加速粒子的最大速度與加速粒子的最大速度與D形盒的半徑有關形盒的半徑有關D.加速電場方向需要做周期性的變化加速電場方向需要做周期性的變化答案答案C162.(2017益陽一模益陽一模)如圖如圖3所示，在邊

10、長為所示，在邊長為L的等邊三角形內有垂直的等邊三角形內有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B，在，在AC邊界的左側邊界的左側有與有與AC邊平行的勻強電場，邊平行的勻強電場，D是底邊是底邊AB的中點。質量為的中點。質量為m，電，電荷量為荷量為q的帶正電的粒子的帶正電的粒子(不計重力不計重力)從從AB邊上的邊上的D點豎直向上射點豎直向上射入磁場，恰好垂直打在入磁場，恰好垂直打在AC邊上。邊上。圖圖317(1)求粒子的速度大小；求粒子的速度大小；(2)粒子離開磁場后，經一段時間到達粒子離開磁場后，經一段時間到達BA延長線上延長線上N點點(圖中沒有圖中沒有標出

11、標出)，已知，已知NAL，求勻強電場的電場強度。，求勻強電場的電場強度。1819歸納總結歸納總結帶電粒子在組合場中運動的處理方法帶電粒子在組合場中運動的處理方法20帶電粒子在疊加場中的運動帶電粒子在疊加場中的運動【真題示例】【真題示例】 (2017全國卷全國卷，16)如圖如圖4，空間某區域存在勻，空間某區域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行與紙面平行)，磁場方，磁場方向垂直于紙面向里，三個帶正電的微粒向垂直于紙面向里，三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，電荷量相等，質量分別為質量分別為ma、mb、mc，已知在該區域內，已知在該區域內，a在紙

12、面內做勻速在紙面內做勻速圓周運動，圓周運動，b在紙面內向右做勻速直線運動，在紙面內向右做勻速直線運動，c在紙面內向左做在紙面內向左做勻速直線運動。下列選項正確的是勻速直線運動。下列選項正確的是()圖圖421解析解析由題意知，三個帶電微粒受力情況：由題意知，三個帶電微粒受力情況：magqE，mbgqEBqv，mcgBqvqE，所以，所以mbmamc，故，故B正確，正確，A、C、D錯誤。錯誤。A.mambmc B.mbmamcC.mcmamb D.mcmbma答案答案B22真題感悟真題感悟1.高考考查特點高考考查特點本考點的知識點覆蓋面廣、綜合性強。題型可能是選擇題，也本考點的知識點覆蓋面廣、綜合

13、性強。題型可能是選擇題，也可能是計算題。可能是計算題。2.常見誤區及臨考提醒常見誤區及臨考提醒(1)疊加場中的疊加類型，運動情況判斷失誤。疊加場中的疊加類型，運動情況判斷失誤。(2)不能構建運動模型。不能構建運動模型。23預測預測1疊加場與現代科技相結合疊加場與現代科技相結合預測預測2帶電粒子在疊加場中的運動帶電粒子在疊加場中的運動預測預測3帶電粒子在交變電磁場中的運動帶電粒子在交變電磁場中的運動241.(多選多選)(2017杭州二模杭州二模)磁流體發電是一項新興技術。如圖磁流體發電是一項新興技術。如圖5表示表示了它的原理：將一束等離子體了它的原理：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量

14、即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子，而從整體來說呈電中性正、負帶電粒子，而從整體來說呈電中性)噴射入磁場，在場中噴射入磁場，在場中有兩塊金屬板有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產生電壓。，這時金屬板上就會聚集電荷，產生電壓。如果射入的等離子體速度均為如果射入的等離子體速度均為v，板間距離為，板間距離為d，板平面的面積，板平面的面積為為S，勻強磁場的磁感應強度為，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于速度方向，負載，方向垂直于速度方向，負載電阻為電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間，其電阻率為，電離氣體充滿兩板間的空間，其電阻率為，當發電，當發電機穩定發電時，機穩定發電時，A、B

15、就是一個直流電源的兩個電極。下列說法就是一個直流電源的兩個電極。下列說法正確的是正確的是()圖圖525A.圖中圖中A板是電源的負極板是電源的負極B.A、B間的電壓即為該發電機的電動勢間的電壓即為該發電機的電動勢C.正對面積正對面積S越大，該發電機電動勢越大越大，該發電機電動勢越大D.電阻電阻R越大，該發電機輸出效率越高越大，該發電機輸出效率越高26答案答案AD272.如圖如圖6所示，位于豎直平面內的坐標系所示，位于豎直平面內的坐標系xOy，在其第三象限空間，在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為小為B0.

16、5 T，還有沿，還有沿x軸負方向的勻強電場，場強大小為軸負方向的勻強電場，場強大小為E2 N/C。在其第一象限空間有沿。在其第一象限空間有沿y軸負方向、場強大小也為軸負方向、場強大小也為E的的勻強電場，并在勻強電場，并在yh0.4 m的區域有磁感應強度也為的區域有磁感應強度也為B的垂直的垂直于紙面向里的勻強磁場。一個帶電荷量為于紙面向里的勻強磁場。一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三的油滴從圖中第三象限的象限的P點得到一初速度，恰好能沿點得到一初速度，恰好能沿PO做勻速直線運動做勻速直線運動(PO與與x軸負方向的夾角為軸負方向的夾角為45)，并從原點，并從原點O進入第一象限。已知進入第一象限。已知重力加速度重力加速度g10 m/s2。問：。問：圖圖628(1)油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷