2020届高考物理课标版二轮复习训练题：基础回扣7七、带电粒子在电磁场中的运动 Word版含解析

 www.ks5u.com七、带电粒子在电磁场中的运动

知识点1　带电粒子在电场中的运动解题方法

基础回扣

1.带电粒子在电场中的直线运动

(1)用动力学观点分析:a=,E=,v2-=2ad

(2)用功能观点分析

匀强电场中:W=qEd=qU=mv2-m

非匀强电场中:W=qU=Ek2-Ek1

2.带电粒子在电场中的偏转

(1)带电粒子在电场中的偏转规律

(2)处理带电粒子的偏转问题的方法

①运动的分解法

一般用分解的思想来处理,即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动。

②功能关系

当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解:qUy=mv2-m,其中Uy=y,指初、末位置间的电势差。

易错辨析

带电粒子在电场中运动的临界问题是运动轨迹与边界相切,这是临界点。

知识点2　带电粒子在匀强磁场中的运动解题方法

基础回扣

不计重力带电粒子在有界磁场中的运动

(1)匀速直线运动:若带电粒子的速度方向与匀强磁场的方向平行,则粒子做匀速直线运动。

(2)匀速圆周运动:若带电粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直,则粒子做匀速圆周运动。

质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v垂直进入匀强磁场B中做匀速圆周运动,其角速度为ω,轨迹半径为R,运动的周期为T,则有qvB=m=mRω2=mvω=mR()2=mR(2πf)2。R=,T=(与v、R无关),f==。

(3)对于带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题,应注意把握以下几点。

①粒子运动轨迹圆的圆心的确定

a.若已知粒子在圆周运动中的两个具体位置及通过某一位置时的速度方向,可在已知速度方向的位置作速度的垂线,同时作两位置连线的中垂线,两垂线的交点为轨迹圆的圆心,如图甲所示。

b.若已知做圆周运动的粒子通过某两个具体位置的速度方向,可在两位置上分别作两速度的垂线,两垂线的交点为轨迹圆的圆心,如图乙所示。

c.若已知做圆周运动的粒子通过某一具体位置的速度方向及轨迹圆的半径R,可在该位置上作速度的垂线,垂线上距该位置R处的点为轨迹圆的圆心(利用左手定则判断圆心在已知位置的哪一侧),如图丙所示。

②粒子轨迹圆的半径的确定

a.可直接运用公式R=来确定。

b.画出几何图形,利用半径R与题中已知长度的几何关系来确定。在利用几何关系时,要注意一个重要的几何特点,即:粒子速度的偏向角φ等于对应轨迹圆弧的圆心角α,并等于弦切角θ的2倍,如图所示。

③粒子做圆周运动的周期的确定

a.可直接运用公式T=来确定。

b.利用周期T与题中已知时间t的关系来确定。若粒子在时间t内通过的圆弧所对应的圆心角为α,则有t=·T(或t=T)。④圆周运动中有关对称的规律

圆周运动中有关对称的规律

a.从磁场的直边界射入的粒子,若再从此边界射出,则速度方向与边界的夹角相等,如图甲所示。

b.在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子必沿径向射出,如图乙所示。

　　甲　　　　　　　　乙

⑤带电粒子在有界磁场中运动的规律

a.直线边界(进出磁场具有对称性),如图所示。

b.平行边界(存在临界条件,即轨迹与边界相切时),如图所示。

c.圆形边界(沿径向射入必沿径向射出),如图所示。

易错辨析

分析带电粒子在磁场中做圆周运动的易错点在于分析运动轨迹找出几何关系,计算出半径。

知识点3　电磁场与现代科技模型分析

基础回扣

1.电场与磁场的组合应用实例

　　2.电场与磁场的叠加应用实例

易错辨析

1.误认为在回旋加速器中最大动能与加速电压有关。

2.磁流体发电机正、负极板的判断易出现错误。

知识点4　带电粒子(体)在复合场中的运动解题方法

基础回扣

1.带电粒子在组合场中的运动

(1)组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,电场、磁场交替出现。

(2)分析思路

①划分过程:将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段,对不同的阶段选取不同的规律处理。

②找关键:确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关键。

③画运动轨迹:根据受力分析和运动分析,大致画出粒子的运动轨迹图,有利于形象、直观地解决问题。

2.带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动

(1)洛伦兹力、重力并存

①若重力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动。

②若重力和洛伦兹力不平衡,则带电粒子将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒,由此可求解问题。

(2)电场力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)

①若电场力和洛伦兹力平衡,则带电粒子做匀速直线运动。

②若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电粒子将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用动能定理求解问题。

(3)电场力、洛伦兹力、重力并存

①若三力平衡,一定做匀速直线运动。

②若重力与电场力平衡,一定做匀速圆周运动。

③若合力不为零且与速度方向不垂直,将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用能量守恒定律或动能定理求解问题。

易错辨析

1.分析组合场问题要注意分析电场的组成形式,将不同阶段分析清楚,应用不同规律解决。

2.分析叠加场问题要注意分析电磁场的叠加形式,判断出可能出现的运动形式,应用恰当规律解题。