2022高考物理专题复习精品学案磁场带电粒子在复合场中的运动doc高中物理2.docx

2010高考物理专题复习精品学案――磁场、带电粒子在复合场中的运动【命题趋向】带电粒子在磁场中的运动是高中物理的一个难点也是高考的热点。在历年的高考试题中几乎年年都有这方面的考题。带电粒子在磁场中的运动问题综合性较强解这类问题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何知识。带电粒子在复合场中的运动包括带电粒子在匀强电场、交变电场、匀强磁砀及包含重力场在内的复合场中的运动问题是高考必考的重点和热点。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。【考点透视】一、洛伦兹力：1、产生洛伦兹力的条件：（1）电荷对磁场有相对运动．磁场对与其相对静止的电荷不会产生洛伦兹力作用．（2）电荷的运动速度方向与磁场方向不平行．2、洛伦兹力大小：当电荷运动方向与磁场方向平行时洛伦兹力为零；当电荷运动方向与磁场方向垂直时洛伦兹力最大等于qυB；3、洛伦兹力的方向：洛伦兹力方向用左手定则判断4、洛伦兹力不做功．二、带电粒子在匀强磁场的运动1、带电粒子在匀强磁场中运动规律初速度的特点与运动规律（1）为静止状态（2）则粒子做匀速直线运动（3）则粒子做匀速圆周运动其基本公式为：向心力公式：运动轨道半径公式：；运动周期公式：动能公式：T或、的两个特点：T、和的大小与轨道半径（R）和运行速率（）无关只与磁场的磁感应强度（B）和粒子的荷质比（）有关。荷质比（）相同的带电粒子在同样的匀强磁场中、和相同。2、解题思路及方法圆运动的圆心的确定：（1）利用洛仑兹力的方向永远指向圆心的特点只要找到圆运动两个点上的洛仑兹力的方向其延长线的交点必为圆心．（2）利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心三、带电体在复合场或组合场中的运动．复合场是指重力场、电场和磁场三者或其中任意两者共存于同一区域的场；组合场是指电场与磁场同时存在但不重叠出现在同一区域的情况．带电体在复合场中的运动（包括平衡）说到底仍然是一个力学问题只要掌握不同的场对带电体作用的特点和差异从分析带电体的受力情况和运动情况着手充分发掘隐含条件建立清晰的物理情景最终把物理模型转化成数学表达式即可求解．解决复合场或组合场中带电体运动的问题可从以下三个方面入手：1、动力学观点（牛顿定律结合运动学方程）；2、能量观点（动能定理和机械能守恒或能量守恒）；3、动量观点（动量定理和动量守恒定律）．一般地对于微观粒子如电子、质子、离子等不计重力而一些实际物体如带电小球、液滴等应考虑其重力．有时也可由题设条件结合受力与运动分析确定是否考虑重力．【例题解析】例1．如图所示在第I象限范围内有垂直xOy平面的匀强磁场磁感应强度为B质量为m电荷量为q的带电粒子（不计重力）在xOy平面内经原点O射入磁场中初速度为v0且与x轴成600试分析并计算：（1）带电粒子从何处离开磁场？穿越磁场时运动方向发生的偏转角多大？（2）带电粒子在磁场中运动时间多长？【解析】（1）带电粒子带负电荷进入磁场后将向x轴偏转从A点离开磁场；若带正电荷进入磁场后将向y轴偏转从B点离开磁场如图所示。带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动轨迹半径均为圆心位于过O与v0垂直的同一条直线上O1O=O2O=O1A=O2B=R。带电粒子沿半径为R的圆周运动一周所花时间。（1）带负电荷的粒子从x轴上的A点离开磁场运动方向发生的偏转角；A点到原点O的距离。粒子若带正电荷在y轴上的B点离开磁场运动方向发生的偏转角B点到原点O的距离。（2）粒子若带负电它从O点运动到A点所花时间。粒子若带正电荷它从O点运动到B点所花时间O＇MNLA。例2.圆心为O、半径为r的圆形区域中有一个磁感强度为B、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场与区域边缘的最短距离为L的O＇处有一竖直放置的荧屏MN今有一质量为m的电子以速率v从左侧沿OO＇方向垂直射入磁场越出磁场后打在荧光屏上之P点如图所示求O＇P的长度和电子通过磁场所用的时间。P【解析】电子所受重力不计。它在磁场中做匀速圆周运动圆心为O″半径为R。圆弧段轨迹AB所对的圆心角为θ电子越出磁场后做速率仍为v的匀速直线运动如图4所示连结OB∵△OAO″≌△OBO″又OA⊥O″A故OB⊥O″B由于原有BP⊥O″B可见O、B、P在同一直线上且∠O＇OP=∠AO″B=θ在直角三角形ＯＯ＇P中O＇P=（L+r）tanθ而所以求得R后就可以求出O＇MNOLAORθ/2θθ/2BPO//P了电子经过磁场的时间可用t=来求得。