高考物理考点——带电粒子在复合场中的运动

考点解读

 

一、带电粒子在组合场中运动的分析方法

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1.正确受力分析,除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析。

2.确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力情况的结合。

3.对于粒子连续通过几个不同区域、不同种类的场时,要分阶段进行处理。

4.画出粒子运动轨迹,灵活选择不同的运动规律。

 

 

二、带电粒子在叠加场中运动的分析方法

 

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1.带电体在叠加场中运动的归类分析

(1)磁场力、重力并存

①若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动。

②若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒。

(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)

①若电场力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动。

②若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂的曲线运动,可用动能定理求解。

(3)电场力、磁场力、重力并存

①若三力平衡,带电体做匀速直线运动。

②若重力与电场力平衡,带电体做匀速圆周运动。

③若合力不为零,带电体可能做复杂的曲线运动,可用能量守恒定律或动能定理求解。

2.带电粒子(带电体)在叠加场中运动的分析方法

(1)弄清叠加场的组成。

(2)进行受力分析。

(3)确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力情况的结合。

(4)画出粒子运动轨迹,灵活选择不同的运动规律。

①当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时,根据受力平衡列方程求解。

②当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时,应用牛顿定律结合圆周运动规律求解。

③当带电粒子做复杂曲线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解。

④对于临界问题,注意挖掘隐含条件。

(5)记住三点:能够正确对叠加场中的带电粒子从受力、运动、能量三个方面进行分析

①受力分析是基础:一般要从受力、运动、功能的角度来分析。这类问题涉及的力的种类多,含重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力等;

②运动过程分析是关键:包含的运动种类多,含匀速直线运动、匀变速直线运动、类平抛运动、圆周运动以及其他曲线运动;

③根据不同的运动过程及物理模型,选择合适的定理列方程(牛顿运动定律、运动学规律、动能定理、能量守恒定律等)求解。

三、带电粒子在周期性的电场和磁场中的运动

带电粒子在交变电场或磁场中运动的情况较复杂,运动情况不仅取决于场的变化规律,还与粒子进入场的的时候的时刻有关,一定要从粒子的受力情况着手,分析出粒子在不同时间间隔内的运动情况,若交变电压的变化周期远大于粒子穿越电场的时间,那么粒子在穿越电场的过程中,可看作匀强电场。

注意:空间存在的电场或磁场是随时间周期性变化的,一般呈现“矩形波”的特点。交替变化的电场及磁场会使带电粒子顺次经过不同特点的电场,磁场或叠加的场,从而表现出多过程现象,其特点较为隐蔽。

 

重点考向

 

考向一 带电粒子在组合中的运动

典例引领

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变式拓展

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【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题,首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况,再选择合适方法处理。对于匀变速曲线运动,常常运用运动的分解法,将其分解为两个直线的合成,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解,对于磁场中圆周运动,要正确画出轨迹,由几何知识求解半径。

 

 

考向二 带电粒子在叠加场中的运动

典例引领

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【名师点睛】本题主要是考查带电粒子在复合场的运动,解答本题要能够根据共点力的平衡条件分析洛伦兹力和电场力的大小关系;在复合场中做匀速直线运动粒子,在解题时要注意过程分析和受力分析。

 

 

变式拓展

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【名师点睛】在电场中正确受力分析根据平衡可求出电场强度的大小,在磁场中运动时要找到运动轨迹的半径,再结合物理知识求解即可。

 

 

考向三 带电粒子在周期性电磁场中的运动

典例引领

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变式拓展

 

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练习精选

 

考点闯关

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体验高考

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参考答案

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