2024届高考物理一轮复习导学案：带电粒子在复合场运动压轴难题

带电粒子在复合场中的运动 知识网络 方向 左手定则 一大小 -F=qvBF-BIL 大小 磁场 洛伦兹力 安培力 一方向 运动 电荷】 re儿a 匀速直线运动 规律 静止 D⊥B 匀速例周运动 电场 电场能的性质 电势：甲=专的标量 电势差：U二单，一中g等势面 电势能：E=gP△Es=g0m 电场力的功：W-gUA一△E4g 电场的力的性明 电场强度：。矢量 电场线 真空中点电荷电场的电场强度：一k 匀强电场的电场强度E=》 电场力 P=Eg(任何电场) P=kgg(直空中点电荷 主要题型：计算题 难度档次： 难度较大，考卷的高档题.知识点多、综合性强，题意深邃，含有临界点，主要为多过程现象、也有多物体系统。以 定量计算为主，对解答表述要求较规范。一般设置为或递进、或并列的2一3小问，各小问之间按难度梯度递增.，高考 热点 ·匀变速直线运动规律 电、磁学综合计算题 ·牛领运动定律：F4=m@ 做答要桌： 围周运动器n量 ①画出重要的图. ②写出必要、简洁的文字 ,圆周速动的几何关系 ③写出规范的方程式， ,动能定理q=号mm-mm? ④解出最后结果， ·可能的平抛运动规律 “多过程”现象 ,电场力qE 洛伦兹力qwB ①文合场中名麦是高盘整劲可能的天子州 磁场中的匀速周周运动 场的边界精茶：候摩1 (2)时间、或空间周期性变化的E场，B场 一、两种场的模型及三种场力 1.两种场模型 (1)组合场模型：电场、磁场、重力场（或其中两种场）并存，但各位于一定区域，并且互不重叠， (2)复合场模型：电场、磁场、重力场（或其中两种场并存于同一区域。 2.三种场力 (I)重力：G=mg,总是竖直向下，恒力，俄功只取决于初末位置的高度差， (2)电场力：F=qE,方向与场强方向及电性有关，做功只取决于初末位置的电势差. (3)洛伦兹力：F洛=qvB(v⊥B),方向用左手定则判定，洛伦兹力永不做功. 二、电偏转与磁偏转的比较 磁偏转垂直进入 偏转类型比较内容 电偏转垂直进入匀强电场 匀强磁场 F=qvB大小不变、 受力情况及特点 恒力F=qE做匀变速运动 方向改变，永不做 功 运动规律 类平抛运动 匀速圆周运动 偏转程度 tan 0 =vyvx,0<t2 偏转角不受限制 动能变化 动能增加 动能不变 结合圆的知识及 处理方法 运动的合成与分解、类平抛运动规律 半径、周期公式 三、带电粒子的运动 1.匀速直线运动 当带电粒子在复合场中所受合外力 时带电粒子做匀速直线运动，如速度选择器. 2.匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与静电力 时，带电粒子可以在洛伦兹力的作用下，在垂直于磁场的平面内做 匀速圆周运动. 3.较复杂的曲线运动 当带电粒子所受的合外力是变力，且与 方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨 迹不是圆弧，也不是抛物线， 4.分阶段运动 带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域情况发生变化，其运动过程由几种不同的运动 阶段组成。 不计 E=9mB 能量守恒 匀速直线运动 计重力 Eq、mg g平衡 一般曲线运动 复合场中的运动 匀速圆周运动 速度选择器 功能关系 应用 不计 重力 质谱仪、回旋加速 器、电磁流量计等 点睛 1.正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合 外力及初始速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析， 2.灵活选用力学规律是解决问题的关键 (1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条件列方程求解。 (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。 当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解. (3)当带电粒子做类平抛运动时，要应用运动的合成与分解法 题型一：带电粒子在组合场中的运动 【例1】如图8一1甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固 定两长为L的平行金属极板N和PQ,两极板中心各有一小孔S1、S2,两极板间电压的变化规律如图乙所示.正反 向电压的大小均为U0,周期为T0.在=0时刻将一个质量为m、电量为一q(q0)的粒子由S1静止释放，粒子在电场力 的作用下向右运动，在=T02时刻通过S2垂直于边界进入右侧磁场区.（不计粒子重力，不考虑极板外的电场） (1)求粒子到达S2时的速度大小v及极板间距d (2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件. (3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t=3T0时刻再次到达S2,且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内 运动的时间和磁感应强度的大小， 图8-1 X B T632T5T3T。1 甲