gkwlnd17難點(diǎn)17帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析

1、難點(diǎn)17帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是歷屆高考的熱點(diǎn)，亦是考生棘手的難點(diǎn)之一.●難點(diǎn)磁場(chǎng)1.（★★★★）如圖171所示，在x軸上方有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E.一質(zhì)量為m，電量為q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著y軸正方向射出.射出之后第三次到達(dá)x軸時(shí)，它與點(diǎn)O的距離為L(zhǎng).求此粒子射出時(shí)的速度v和運(yùn)動(dòng)的總路程s（不計(jì)重力）.圖17—1圖17—22.（★★★

2、★★）（2000年全國(guó)）如圖172，兩個(gè)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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng).一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子，從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫a的S點(diǎn)出發(fā)，初速為零.當(dāng)該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S，則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少（不計(jì)重力，

3、整個(gè)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(qiáng)電場(chǎng)后，能保證小球仍沿v0方向做直線運(yùn)動(dòng)，試求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的最小值，加了這個(gè)電場(chǎng)后，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)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(jí)要求.錯(cuò)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(yùn)動(dòng)”的條件，推測(cè)重力和電場(chǎng)力在垂直于v0方向合力

4、為零，從而無(wú)法切入.解題方法與技巧：由題知小球在重力和電場(chǎng)力作用下沿v0方向做直線運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)力的合力沿v0所在直線.建如圖174所示坐標(biāo)系，設(shè)場(chǎng)強(qiáng)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(shí)，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(shè)在a達(dá)am之前有v＝，則由①式解得此時(shí)加速度為a＝g＋，2mvmEqmg2??因mg＞Eqμ，故a＞g，這與題設(shè)相矛盾，說(shuō)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(jì)一、高考走勢(shì)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的命題，集中融合力學(xué)、電磁學(xué)等知識(shí)，其特點(diǎn)構(gòu)思新穎、綜合性強(qiáng)，突出考查考生對(duì)物理過(guò)程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的綜合分析能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知

6、識(shí)解決物理問(wèn)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(fù)合場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)類問(wèn)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(yùn)動(dòng)全過(guò)程，對(duì)問(wèn)題的情境原型進(jìn)行具體抽象.從而建立起正確、清晰的物理情境.其二，考生應(yīng)對(duì)物理知識(shí)有全面深入的理解.其三，熟練掌握運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)是考生順利解決物理問(wèn)題的有效手段.這里所說(shuō)的復(fù)合場(chǎng)是指重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存的復(fù)合場(chǎng)，分析方法和力學(xué)問(wèn)題的分析方法基本相同，

7、不同之處就是多了電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力，其思路、方法與解題步驟相同，因此在利用力學(xué)的三大觀點(diǎn)（動(dòng)力學(xué)、能量、動(dòng)量）分析的過(guò)程中，還要注意：（1）洛倫茲力永遠(yuǎn)與速度垂直、不做功（2）重力、電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只由初末位置決定，當(dāng)重力、電場(chǎng)力做功不為零時(shí)，粒子動(dòng)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(dǎo)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(yùn)動(dòng).●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練1.（★★★）如圖178所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，磁