《《優(yōu)化探究》物理二輪專題復(fù)習(xí)及考前搶分策略課件：第一編42》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《優(yōu)化探究》物理二輪專題復(fù)習(xí)及考前搶分策略課件：第一編42（35頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2講帶電粒子在磁場、復(fù)合場中的運(yùn)動一、安培力與洛倫茲力的比較 名稱名稱項(xiàng)目項(xiàng)目安培力安培力洛倫茲力洛倫茲力作用對象作用對象通電導(dǎo)體通電導(dǎo)體運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷力的大小力的大小F安安BIL(IB) F安安0(IB)F洛洛qvB(vB)F洛洛0(vB)力的方向力的方向左手定則左手定則(F安安垂直于垂直于I與與B所所決定的平面決定的平面)左手定則左手定則(F洛洛垂直于垂直于v與與B所所決定的平面，且需區(qū)分正負(fù)決定的平面，且需區(qū)分正負(fù)電荷電荷)作用效果作用效果改變導(dǎo)體棒的運(yùn)動狀態(tài)，對改變導(dǎo)體棒的運(yùn)動狀態(tài)，對導(dǎo)體棒做功，實(shí)現(xiàn)電能和其導(dǎo)體棒做功，實(shí)現(xiàn)電能和其他形式能的相互轉(zhuǎn)化他形式能的相互轉(zhuǎn)化只改變速度方向

2、，不改變速只改變速度方向，不改變速度大??；洛倫茲力永遠(yuǎn)不對度大小；洛倫茲力永遠(yuǎn)不對電荷做功電荷做功本質(zhì)聯(lián)系本質(zhì)聯(lián)系安培力實(shí)際上是在導(dǎo)線中定向移動的電荷所受到的洛倫茲安培力實(shí)際上是在導(dǎo)線中定向移動的電荷所受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)力的宏觀表現(xiàn)三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動分析1找圓心畫軌跡(1)軌跡上兩點(diǎn)的速度方向垂線的交點(diǎn)即圓心，如圖甲(2)軌跡上某點(diǎn)的速度方向垂線與該圓上弦的中垂線的交點(diǎn)即圓心，如圖乙(3)若只知某點(diǎn)的速度方向，可先作其垂線，再根據(jù)題意確定某一點(diǎn)(垂線上)作圓心，如圖丙(4)其他情況：據(jù)圓的幾何知識結(jié)合物理規(guī)律去具體分析4充分運(yùn)用圓的有關(guān)對稱規(guī)律(1)從直線邊界射入勻強(qiáng)磁場

3、的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等，如圖(2)在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出如圖四、帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的臨界問題1臨界狀態(tài)：當(dāng)某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象或從一種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)時(shí)，發(fā)生這種質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)即為臨界狀態(tài)2臨界條件：與臨界狀態(tài)相對應(yīng)的物理?xiàng)l件即某物理量的大小即為臨界條件3臨界條件的分析尋找(1)臨界狀態(tài)的出現(xiàn)往往與磁場邊界有關(guān)，因此要理清磁場的邊界情況(幾個(gè)邊界？邊界形狀是直線還是圓弧線？不同邊界間的關(guān)系怎樣？等等)(2)臨界現(xiàn)象通常是由不確定的物理量引起的，如：速度的大小、方向；磁場的大小、方向；磁場區(qū)域的大小范圍等(3)尋找臨界條

4、件時(shí)通常以題目中的“恰好”、“最高”、“最長”、“至少”等為突破口，將不確定的物理量推向極端(極大、極??；最上、最下；最左、最右等)結(jié)合幾何關(guān)系分析得出臨界條件思維警示圓周運(yùn)動中(1)偏轉(zhuǎn)角越大，圓心角越大，時(shí)間越長(2)速度越大，半徑越大，弧線越接近直線五、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動問題的處理思路、方法思路、方法同力學(xué)，即：取研究對象、進(jìn)行受力分析、運(yùn)動分析選用恰當(dāng)規(guī)律解答，同時(shí)還要特別注意以下幾個(gè)方面：1理清復(fù)合場的構(gòu)成是前提是哪幾種場疊加組成？是哪幾種場組合構(gòu)成？2區(qū)分研究對象的正、負(fù)是基礎(chǔ)明確帶電粒子是帶正電或負(fù)電，還是情況不明確3分析受力情況與運(yùn)動情況是關(guān)鍵(1)帶電粒子在復(fù)合場中的受力

5、往往較復(fù)雜，有時(shí)還會變化，因此務(wù)必注意三種場力特點(diǎn)，還要注意是否考慮重力(2)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動往往多變(過程多)，務(wù)必理清有幾個(gè)過程，各過程有怎樣的聯(lián)系，有時(shí)還出現(xiàn)臨界問題，注意挖掘隱含條件(3)力與運(yùn)動關(guān)系在此有充分體現(xiàn)(運(yùn)動反映受力，受力和初速度決定運(yùn)動)，這是分析的重要基礎(chǔ)4選用恰當(dāng)規(guī)律解答問題是根本在受力分析、運(yùn)動分析的基礎(chǔ)上，具體理清運(yùn)動過程，結(jié)合運(yùn)動特點(diǎn)，選用相應(yīng)的規(guī)律即可求解思維警示 (1)規(guī)律的選用是靈活多變的，要具體問題具體分析涉及加速度時(shí)，首先選用牛頓定律涉及時(shí)間時(shí)，首先選用動量定理涉及位移及受力時(shí)，優(yōu)先考慮動能定理對多物體構(gòu)成系統(tǒng)則優(yōu)先考慮兩大守恒定律(2)帶電粒

6、子運(yùn)動往往是以上運(yùn)動形式的組合(3)特別的是“在交變場中運(yùn)動”其運(yùn)動不僅與場變化有關(guān)，還與進(jìn)入場的時(shí)刻有關(guān)，對此要嚴(yán)格分析、具體確認(rèn)帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動 處理帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動問題時(shí)常用的幾何關(guān)系(1)四個(gè)點(diǎn)：分別是入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、軌跡圓心和入射速度直線與出射速度直線的交點(diǎn)(2)六條線：兩段軌跡半徑，入射速度直線和出射速度直線，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線，圓心與兩條速度直線交點(diǎn)的連線前面四條邊構(gòu)成一個(gè)四邊形，后面兩條為對角線(3)三個(gè)角：速度偏轉(zhuǎn)角、圓心角、弦切角，其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角，也等于弦切角的兩倍 如圖甲所示，在坐標(biāo)系xOy平面第一象限內(nèi)有一垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場，磁場隨時(shí)間

7、的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定向里為磁場正方向一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)在t0時(shí)刻從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v0沿x軸正方向射入，在tT時(shí)刻到達(dá)直線OA的某點(diǎn)P(未畫出)，OA與x軸的夾角為60.(1)畫出粒子在該過程中運(yùn)動的軌跡(2)求O、P兩點(diǎn)間距離(3)求磁場的變化周期T.【思維點(diǎn)撥】分析該題需注意以下三點(diǎn)：(1)帶電粒子在t0時(shí)刻從原點(diǎn)O出發(fā)，經(jīng)時(shí)間T到達(dá)OA上的P點(diǎn)(2)觀察B t，在時(shí)間T內(nèi)，B的大小沒變，而方向改變一次(3)充分利用對稱性畫圖幫助分析1.(2011年鹽城二模)如圖所示，圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里，邊界跟y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O，O點(diǎn)處有一

8、放射源，沿紙面向各方向射出速度均為v的某種帶電粒子，帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑是圓形磁場區(qū)域半徑的兩倍已知該帶電粒子的質(zhì)量為m、電量為q，不考慮帶電粒子的重力(1)推導(dǎo)粒子在磁場空間做圓周運(yùn)動的軌道半徑(2)求粒子通過磁場空間的最大偏轉(zhuǎn)角答案：(1)見解析(2)60帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期性和多解性問題引起粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動多解的四種原因(1)帶電粒子的電性不確定形成的多解，可能出現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動軌跡(2)磁場方向不確定形成多解，可能出現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動軌跡(3)臨界狀態(tài)不惟一形成多解，需要根據(jù)臨界狀態(tài)的不同，分別求解(4)圓周運(yùn)動的周期性形成多解 (2011年錦州二模)如圖所示，

9、在x0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1與B2的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面向里，且B1B2.一個(gè)帶負(fù)電的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v沿x軸負(fù)方向射出，要使該粒子經(jīng)過一段時(shí)間后又經(jīng)過O點(diǎn)，B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件？【思維點(diǎn)撥】審題時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下兩點(diǎn)：(1)在x0的區(qū)域中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2的關(guān)系：B1B2，則粒子在兩磁場中的圓周運(yùn)動的半徑不同(2)粒子經(jīng)過一段時(shí)間后又經(jīng)過O點(diǎn)，說明粒子圓周運(yùn)動的半徑、下移距離和回旋的圈數(shù)之間有一定的數(shù)量關(guān)系，注意不一定是某個(gè)特殊值2.如圖所示，以兩虛線為界，中間存在平行紙面且與邊界垂直的水平電場，寬度為d，兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙

10、面向里一質(zhì)量為m、帶電荷量q、重力不計(jì)的帶電粒子，以初速度v1垂直邊界射入磁場做勻速圓周運(yùn)動，后進(jìn)入電場做勻加速運(yùn)動，然后第二次進(jìn)入磁場中運(yùn)動，此后粒子在電場和磁場中交替運(yùn)動已知粒子第二次在磁場中運(yùn)動的半徑是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此類推求：(1)粒子第一次經(jīng)過電場的過程中電場力所做的功W1；(2)粒子第n次經(jīng)過電場時(shí)電場強(qiáng)度的大小 En；(3)粒子第n次經(jīng)過電場所用的時(shí)間 tn；(4)假設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)，電場區(qū)域電場強(qiáng)度為零請畫出從粒子第一次射入磁場至第三次離開電場的過程中，電場強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線(不要求寫出推導(dǎo)過程，不要求標(biāo)明坐標(biāo)刻度值)答案：見解析帶電粒子在組合場

11、中的運(yùn)動 1帶電粒子依次通過不同場區(qū)時(shí)，因其受力情況隨區(qū)域而變化，故其運(yùn)動規(guī)律在不同區(qū)域也有所不同2根據(jù)區(qū)域和運(yùn)動規(guī)律的不同，將粒子運(yùn)動的過程劃分為幾個(gè)不同的階段，對不同的階段選取不同的規(guī)律處理3聯(lián)系不同階段的運(yùn)動的物理量是速度，因此確定帶電粒子在場區(qū)邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類問題的關(guān)鍵(1)電子經(jīng)過x軸負(fù)半軸的坐標(biāo)和此時(shí)速度方向與x軸方向的夾角；(2)電子再次經(jīng)過y軸負(fù)半軸的坐標(biāo)【思維點(diǎn)撥】(1)電子在電場中做類平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律求解(2)在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，在電、磁場外做勻速直線運(yùn)動，由對稱性及幾何關(guān)系求解【答案】見解析帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動基本解題思路： 在地面附

12、近的真空中，存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況如圖甲所示，該區(qū)域中有一條水平直線MN，D是MN上的一點(diǎn)，在t0時(shí)刻，有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的小球(可看作質(zhì)點(diǎn))，從M點(diǎn)開始沿著水平方向以速度v0做勻速直線運(yùn)動，t0時(shí)刻恰好到達(dá)N點(diǎn)，如圖乙所示，經(jīng)過觀測發(fā)現(xiàn)，小球在t2t0至t3t0時(shí)間內(nèi)的某一時(shí)刻，又豎直向下經(jīng)過直線MN上的D點(diǎn)求：(t0未知)(1)電場強(qiáng)度E的大??；(2)小球從M點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域到第二次經(jīng)過D點(diǎn)所用的時(shí)間【思維點(diǎn)撥】(1)無磁場時(shí)，小球做勻速直線運(yùn)動，合力為零(2)有磁場時(shí)，小球所受洛倫茲力充當(dāng)向心力，做勻速圓周運(yùn)動(3)抓住“小球豎

13、直向下通過D點(diǎn)”分析知，t0與小球做圓周運(yùn)動的周期T必有一定關(guān)系4.如圖所示，在距地面高為H15 m處，有一不帶電的小球A1以v010 m/s的初速度水平向右拋出，與此同時(shí)，在A1的正下方有一帶正電滑塊A2也在一個(gè)水平恒力F的作用下、以相同的初速度v0在絕緣水平地面上向右運(yùn)動，A1、A2所在空間加有沿水平方向且垂直于紙面向里的足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2T.已知A2所帶電荷量q5103C，質(zhì)量m0.1 kg，F(xiàn)0.27 N，A1、A2均可看做質(zhì)點(diǎn)，A1著地時(shí)恰與A2相撞若運(yùn)動中A2的電荷量保持不變，空氣阻力不計(jì)，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)A1從拋出到與A2相撞經(jīng)歷的時(shí)間；(2)A1與A2相撞前瞬間A1的速率；(3)A2與地面之間的動摩擦因數(shù)本小節(jié)結(jié)束請按ESC鍵返回