gkwlnd17難點17帶電粒子在復合場中的運動分析

1、難點17帶電粒子在復合場中的運動分析帶電粒子在復合場中的運動是歷屆高考的熱點，亦是考生棘手的難點之一.●難點磁場1.（★★★★）如圖171所示，在x軸上方有垂直于xOy平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B；在x軸下方有沿y軸負方向的勻強電場，場強為E.一質(zhì)量為m，電量為q的粒子從坐標原點O沿著y軸正方向射出.射出之后第三次到達x軸時，它與點O的距離為L.求此粒子射出時的速度v和運動的總路程s（不計重力）.圖17—1圖17—22.（★★★

2、★★）（2000年全國）如圖172，兩個共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和d，外筒的外半徑為r0.在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場，磁感應強度的大小為B.在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場.一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的S點出發(fā)，初速為零.當該粒子經(jīng)過一段時間的運動之后恰好又回到出發(fā)點S，則兩電極之間的電壓U應是多少（不計重力，

3、整個裝置在真空中.）●案例分析［例1］（★★★★）質(zhì)量為m，電量為q的小球以初速度v0以與水平方向成θ角射出，如圖17—3所示，如果在某方向加上一定大小的勻強電場后，能保證小球仍沿v0方向做直線運動，試求所加勻強電場的最小值，加了這個電場后，經(jīng)多長時間速度變?yōu)榱忝}意圖：考查分析綜合能力及思維發(fā)散能力.B級要求.錯解分析：部分考生挖掘隱含條件的能力差，不能據(jù)“保證小球仍沿v0方向做直線運動”的條件，推測重力和電場力在垂直于v0方向合力

4、為零，從而無法切入.解題方法與技巧：由題知小球在重力和電場力作用下沿v0方向做直線運動，可知垂直v0方向上合外力為零，或者用力的分解或力的合成方法，重力與電場力的合力沿v0所在直線.建如圖174所示坐標系，設場強E與v0成φ角，則受力如圖：由牛頓第二定律可得Eqsinφmgcosθ=0①Eqcosφmgsinθ=ma②由①式得：E=mgcosθ／qsinφ③由③式得：φ＝90時，E最小為Emin＝mgcosθ／q其方向與v0垂直斜向上圖

5、17—3圖17—4vm＝.??BqEqmg?設在a達am之前有v＝，則由①式解得此時加速度為a＝g＋，2mvmEqmg2??因mg＞Eqμ，故a＞g，這與題設相矛盾，說明在a＝am之前不可能有v=.2mv顯然a＜g，符合題意.將v=vm代入②式解得a=.21mEqmg2??●錦囊妙計一、高考走勢帶電粒子在復合場中的運動的命題，集中融合力學、電磁學等知識，其特點構思新穎、綜合性強，突出考查考生對物理過程和運動規(guī)律的綜合分析能力、運用數(shù)學知

6、識解決物理問題的能力及空間想象能力.二、方法指要綜合上述［案例探究］例析，可以看出：要正確、迅速解答帶電粒子在復合場內(nèi)運動類問題，首先必須弄清物理情境，即在頭腦中再現(xiàn)客觀事物的運動全過程，對問題的情境原型進行具體抽象.從而建立起正確、清晰的物理情境.其二，考生應對物理知識有全面深入的理解.其三，熟練掌握運用數(shù)學知識是考生順利解決物理問題的有效手段.這里所說的復合場是指重力場、電場、磁場并存的復合場，分析方法和力學問題的分析方法基本相同，

7、不同之處就是多了電場力和磁場力，其思路、方法與解題步驟相同，因此在利用力學的三大觀點（動力學、能量、動量）分析的過程中，還要注意：（1）洛倫茲力永遠與速度垂直、不做功（2）重力、電場力做功與路徑無關，只由初末位置決定，當重力、電場力做功不為零時，粒子動能變化.因而洛倫茲力也隨速率的變化而變化，洛倫茲力的變化導致了所受合外力變化，從而引起加速度變化，使粒子做變加速運動.●殲滅難點訓練1.（★★★）如圖178所示是等離子體發(fā)電機的示意圖，磁