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1、关于高三物理下学期电场和磁场中的带电粒子现在学习的是第1页，共22页命题趋势命题趋势 带电粒子在电场、磁场中的运动是中学物理中的重带电粒子在电场、磁场中的运动是中学物理中的重点内容，这类问题对学生的空间想象能力、分析综合点内容，这类问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，是考查考生多项能力的极好载体，因此历来是高求，是考查考生多项能力的极好载体，因此历来是高考的热点，预计每年都不会低于考的热点，预计每年都不会低于10%的分值。的分值。带电粒子在电场、磁场中的运动与现代科技密切相带电粒子在电场、磁场中的运动
2、与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题有可能关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题有可能以科学技术的具体问题为背景以科学技术的具体问题为背景 当定性讨论这类问题时，试题常以选择题的形式出当定性讨论这类问题时，试题常以选择题的形式出现，定量讨论时常以填空题或计算题的形式出现，计现，定量讨论时常以填空题或计算题的形式出现，计算题还常常成为试卷的压轴题算题还常常成为试卷的压轴题现在学习的是第2页，共22页知识概要知识概要带电粒子在电场、磁场中的运动可分为下列几种情况带电粒子在电场、磁场中的运动可分为下列几种情况半径公式：半径公式：周期公式：周期公式：带 电 粒 子带 电 粒 子在
3、 电 场 磁在 电 场 磁场 中 的 运场 中 的 运动动带电粒子带电粒子在电场中在电场中的运动的运动带电粒子带电粒子在磁场中在磁场中的运动的运动带电粒子带电粒子在复合场在复合场中的运动中的运动直线运动：如用电场加速或减速粒子直线运动：如用电场加速或减速粒子偏转：类似平抛运动，一般分解成两个分偏转：类似平抛运动，一般分解成两个分运动求解运动求解圆周运动：以点电荷为圆心运动或受装置圆周运动：以点电荷为圆心运动或受装置约束运动约束运动直线运动（当带电粒子的速度与磁场平行时）直线运动（当带电粒子的速度与磁场平行时）圆周运动（当带电粒子的速度与磁场垂直圆周运动（当带电粒子的速度与磁场垂直时）直线运动：
4、垂直运动方向的力必定平衡直线运动：垂直运动方向的力必定平衡圆周运动：重力与电场力一定平衡，由洛圆周运动：重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力伦兹力提供向心力一般的曲线运动一般的曲线运动qBmvR qBmT2现在学习的是第3页，共22页 分析带电粒子在电场、磁场中运动，分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：主要是两条线索：（1）力和运动的关系。根据带电粒子所受）力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。求解。（2）功能关系。根据场力及其它外力对）功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程
5、中带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因此要熟悉各种力做功的用于非均匀场。因此要熟悉各种力做功的特点。特点。现在学习的是第4页，共22页 处理带电粒子在场中的运动问题应注意是处理带电粒子在场中的运动问题应注意是否考虑带电粒子的重力。这要依据具体情况否考虑带电粒子的重力。这要依据具体情况而定，质子、而定，质子、粒子、离子等微观粒子，一粒子、离子等微观粒子，一般不考虑重力；液滴、尘埃、小球等宏观般不考虑重力；液滴、尘埃、小球等宏观带电粒子由题
6、设条件决定，一般把装置在带电粒子由题设条件决定，一般把装置在空间的方位介绍的很明确的，都应考虑重空间的方位介绍的很明确的，都应考虑重力，有时还应根据题目的隐含条件来判断力，有时还应根据题目的隐含条件来判断。处理带电粒子在电场、磁场中的运动处理带电粒子在电场、磁场中的运动，还应画好示意图，在画图的基础上特别，还应画好示意图，在画图的基础上特别注意运用几何知识寻找关系。注意运用几何知识寻找关系。现在学习的是第5页，共22页【例题例题1】如图如图1所示，图中虚线所示，图中虚线MN是一垂直纸面是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为
7、一磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向的匀强磁场，方向垂直纸面向外。外。O是是MN上的一点，从上的一点，从O点可以向磁场区域发点可以向磁场区域发射电量为射电量为+q、质量为、质量为m、速率为、速率为v的粒子，粒子射的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇，点相遇，P到到O的距离为的距离为L，不计重力及粒子间的相互作用。，不计重力及粒子间的相互作用。（1）求所考察的粒子在磁场中的轨道半径；）求所考察的粒子在磁场中的轨道半径；（2）求这两个粒子从）求这两个粒子从O点
8、射入磁场的时间间隔。点射入磁场的时间间隔。现在学习的是第6页，共22页现在学习的是第7页，共22页现在学习的是第8页，共22页【例题例题2】如图如图3所示，在直角坐标系的第一所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿象限有沿Y轴负方向的匀强电场，第四象限内轴负方向的匀强电场，第四象限内无电场和磁场。质量为无电场和磁场。质量为m、带电量为、带电量为q的粒子的粒子从从M点以速度点以速度v0沿沿x轴负方向进入电场，不计粒轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经子的重力，粒子经N、P最后又回到最后又回到M点。设点。设OM=L，ON=2L
9、，则：关于电场强度，则：关于电场强度E的大小的大小，下列结论正确的是，下列结论正确的是 （）A B C D（2）匀强磁场的方向是）匀强磁场的方向是 。（3）磁感应强度）磁感应强度B的大小是多少？的大小是多少？现在学习的是第9页，共22页现在学习的是第10页，共22页现在学习的是第11页，共22页【例题例题3】如图如图5所示，在水平正交的匀所示，在水平正交的匀强电场和匀强磁场中，半径为强电场和匀强磁场中，半径为R的光滑绝的光滑绝缘竖直圆环上，套有一个带正电的小球，缘竖直圆环上，套有一个带正电的小球，已知小球所受电场力与重力相等，小球在已知小球所受电场力与重力相等，小球在环环顶端顶端A点由静止点由
10、静止释放，当小球运释放，当小球运动的圆弧为周长动的圆弧为周长的几分之几时，的几分之几时，所受磁场力最大？所受磁场力最大？现在学习的是第12页，共22页【例题例题4】从阴极从阴极K发射的电子经电势差发射的电子经电势差U0=5000V的阳极加速后，沿平行于板面的方的阳极加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长向从中央射入两块长L1=10cm、间距、间距d=4cm的的平行金属板平行金属板A、B之间，在离金属板边缘之间，在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径处放置一个直径D=20cm、带有纪录纸、带有纪录纸的圆筒。整个装置放在真空内，电子发射时的圆筒。整个装置放在真空内，电子发射时的初速度不计，
11、如图的初速度不计，如图6所示，若在金属板上加所示，若在金属板上加一一U=1000cos2t V的交流电压，并使圆筒绕中的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以心轴按图示方向以n=2r/s匀速转动，分析电子匀速转动，分析电子在纪录纸上的轨迹形状并画出从在纪录纸上的轨迹形状并画出从t=0开始的开始的1s内内所纪录到的图形。所纪录到的图形。现在学习的是第13页，共22页图6现在学习的是第14页，共22页图7现在学习的是第15页，共22页图8现在学习的是第16页，共22页1（2002年广西、河南、广东卷）在图年广西、河南、广东卷）在图9中虚中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐线所示的区域存在匀
12、强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子沿标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁和磁感强度感强度B的方向可能是的方向可能是AE和和B都沿都沿x轴正方向轴正方向 B E沿沿y轴正向，轴正向，B沿沿z轴正向轴正向CE沿沿x轴正向，轴正向，B沿沿y轴正向轴正向D E、B都沿都沿z轴正向轴正向现在学习的是第17页，共22页2如图如图10所示，一束所示，一束电子（电量为电子（电量为e）以速）以速度度v垂直射入磁感应强垂直射入磁感应强度为度为
13、B，宽度为，宽度为d的匀强的匀强磁场中，穿透磁场时速磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射度方向与电子原来入射方向的夹角是方向的夹角是30，则，则电子的质量是电子的质量是 ，穿，穿透 磁 场 的 时 间 是透 磁 场 的 时 间 是 。BABdvv300O图10现在学习的是第18页，共22页4如图如图12所示，空间分布着有理想边界的匀强电场所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水、方向水平向右，电场宽度为平向右，电场宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应强；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为度大小为B，方向垂直纸面向里。一个质量为，方向垂直纸面向里。一个质量为m、电量、电量为为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由点由静止静止开始运动，穿过中间磁场开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，区域进入右侧磁场区域后，又回到又回到O点，然后重复上点，然后重复上述运动过程。求：述运动过程。求：（1）中间磁场区域的宽度）中间磁场区域的宽度d；（2）带电粒子从）带电粒子从O点开始运点开始运动到第一次回到动到第一次回到O点所用时间点所用时间t。BBELdO图12现在学习的是第19页，共22页OO3O1O2图图14 600现在学习的是第20页，共22页；http:/