河北安平中学高三物理复习讲义：十三 考能探究

十三 考能探究 考查角度 带电粒子在交变电、磁场中的运动问题 1.交变电磁场的特点[来源:学科网ZXXK] 电场或磁场周期性变化,或者二者都周期性变化,在某段时间内,电场、磁场、重力场可以只存在其中之一,可以存在其中之二,也可以三者同时存在,导致带电粒子的运动出现多样性。 2.带电粒子在交变电、磁场中的运动分析方法 (1)仔细分析并确定各场的变化特点及相应的时间,其变化周期一般与粒子在电场或磁场中的运动周期相关联。抓住变化周期与运动周期之间的联系,这是解题的突破口。 (2)必要时,可把粒子的运动过程还原成一个直观的运动轨迹草图进行分析。 (3)在解答交变场问题时,要以变化节点为界,正确分解物理过程,把粒子的运动分解成多个运动阶段分别进行处理,根据每一阶段上的受力情况确定粒子的运动规律。 3.解决带电粒子在交变电磁场中的运动问题须注意的地方 解决这类问题首先要注意交变电场和交变磁场的特点,弄清在各个过程中受到哪些力的作用,带电粒子在周期性变化的电场和磁场中各处于何种状态、做什么运动,确定带电粒子的运动过程,然后选择物理原理和规律按运动过程列式求解。 4.解决带电粒子在交变电磁场中的运动问题的基本思路 例 (2018·景德镇模拟)某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场,电场方向向右(如图甲中由C到D的方向),电场强度变化如图乙中E-t图象所示,磁感应强度变化如图丙中B-t图象所示。在A点,从t=1 s开始,每隔2 s,有一个相同的带电粒子(重力不计)沿AC方向(垂直于CD)以速度v射出,恰能击中D点,若AD=2CD,且粒子在AD间运动的时间小于1 s。 (1)求图线上E0和B0的比值,磁感应强度B的方向。 (2)若第1个粒子击中D点的时刻为(1+Δt) s,那么第2个粒子击中D点的时刻是多少? 解析▶ (1)设AD=2CD=2L。在t=1 s时,空间区域只存在匀强磁场,粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力。由牛顿第二定律得 qvB0=m 由图可知,R=AD=2L 则B0= 当粒子在电场中运动时,在AC方向上是匀速运动,在CD方向上是匀加速运动,则有 L=vt L=at2=·t2[来源:学&科&网] 联立解得E0=,=,t== 粒子带正电(在电场中受到的电场力与电场方向相同),由粒子在磁场中的偏转方向和左手定则可以判断磁场方向垂直于纸面向外。 (2