第一篇：2011年高考物理二輪專題復(fù)習(xí)教案-帶電粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

思想方法提煉

帶電粒子在某種場(chǎng)(重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng))中的運(yùn)動(dòng)問題，本質(zhì)還是物體的動(dòng)力學(xué)問題

電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、重力的性質(zhì)和特點(diǎn)：勻強(qiáng)場(chǎng)中重力和電場(chǎng)力均為恒力，可能做功；洛倫茲力總不做功；電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力都與電荷正負(fù)、場(chǎng)的方向有關(guān)，磁場(chǎng)力還受粒子的速度影響，反過來影響粒子的速度變化.

一、安培力

1.安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力叫安培力.【說明】磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷有力的作用，磁場(chǎng)對(duì)這些定向移動(dòng)電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力.2.安培力的計(jì)算公式：F=BILsin?；通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，即? = 900，此時(shí)安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，即?=00，此時(shí)安培力有最小值，F(xiàn)min=0N；0°＜?＜90°時(shí)，安培力F介于0和最大值之間.3.安培力公式的適用條件；

①一般只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)；

③L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端； 如圖所示，幾種有效長(zhǎng)度；

④安培力的作用點(diǎn)為磁場(chǎng)中通電導(dǎo)體的幾何中心；

⑤根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對(duì)磁體有反作用力.【說明】安培力的計(jì)算只限于導(dǎo)線與B垂直和平行的兩種情況.二、左手定則

1.通電導(dǎo)線所受的安培力方向和磁場(chǎng)B的方向、電流方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來判定.2.用左手定則判定安培力方向的方法：伸開左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，并使四指指向電流方向，這時(shí)手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向.3.安培力F的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與通電導(dǎo)線方向垂直，即F總是垂直于磁場(chǎng)與導(dǎo)線所決定的平面.但B與I的方向不一定垂直.4.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的關(guān)系

①已知I、B的方向，可惟一確定F的方向；

②已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可惟一確定I的方向；

③已知F、I的方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定.三、洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力.1.洛倫茲力的公式：F=qvBsin?；

2.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相平行時(shí)，F(xiàn)=0；

3.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相垂直時(shí)，F(xiàn)=qvB;

4.只有運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力一定為0；

四、洛倫茲力的方向

1.運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力方向可用左手定則來判定；

2.洛倫茲力f的方向既垂直于磁場(chǎng)B的方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度v的方向，即f總是垂直于B和v所在的平面.3.使用左手定則判定洛倫茲力方向時(shí)，若粒子帶正電時(shí)，四個(gè)手指的指向與正電荷的運(yùn)動(dòng)方向相同.若粒子帶負(fù)電時(shí)，四個(gè)手指的指向與負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反.4.安培力的本質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的宏觀表現(xiàn).五、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1.不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可分三種情況：一是勻速直線運(yùn)動(dòng)；二是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；三是螺旋運(yùn)動(dòng).從運(yùn)動(dòng)形式可分為：勻速直線運(yùn)動(dòng)和變加速曲線運(yùn)動(dòng).2.如果不計(jì)重力的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)閹щ娏Ｗ釉诖艌?chǎng)中不受洛倫茲力的作用.3.如果不計(jì)重力的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)閹щ娏Ｗ釉诖艌?chǎng)中受到的洛倫茲力始終與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，只改變其運(yùn)動(dòng)方向，不改變其速度大小.4.不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r=mv/Bq;其運(yùn)動(dòng)周期T=2?m/Bq(與速度大小無關(guān)).5.不計(jì)重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)都做曲線運(yùn)動(dòng)，但有區(qū)別：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則做變加速曲線運(yùn)動(dòng)(勻速圓周運(yùn)動(dòng))6.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做不完整圓周運(yùn)動(dòng)的解題思路：

(1)用幾何知識(shí)確定圓心并求半徑.因?yàn)镕方向指向圓心，根據(jù)F一定垂直v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)(大多是射入點(diǎn)和出射點(diǎn))的F或半徑方向，其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，再用幾何知識(shí)求其半徑與弦長(zhǎng)的關(guān)系.(2)確定軌跡所對(duì)的圓心角，求運(yùn)動(dòng)時(shí)間.先利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于360°(或2?)計(jì)算出圓心角?的大小，再由公式t=?T/3600(或?T/2 ?)可求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間.六、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本分析

1.這里所說的復(fù)合場(chǎng)是指電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)并存，或其中某兩種場(chǎng)并存的場(chǎng).帶電粒子在這些復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須同時(shí)考慮電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力的作用或其中某兩種力的作用，因此對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)形式的分析就顯得極為重要.2.當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的合外力為0時(shí)，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止.3.當(dāng)帶電粒子所受的合外力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上時(shí)，粒子將做變速直線運(yùn)動(dòng).4.當(dāng)帶電粒子所受的合外力充當(dāng)向心力時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng).5.當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小、方向均是不斷變化的，則粒子將做變加速運(yùn)動(dòng)，這類問題一般只能用能量關(guān)系處理.七、電場(chǎng)力和洛倫茲力的比較

1.在電場(chǎng)中的電荷，不管其運(yùn)動(dòng)與否，均受到電場(chǎng)力的作用；而磁場(chǎng)僅僅對(duì)運(yùn)動(dòng)著的、且速度與磁場(chǎng)方向不平行的電荷有洛倫茲力的作用.2.電場(chǎng)力的大小F=Eq,與電荷的運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)；而洛倫茲力的大小f=Bqvsina，與電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向均有關(guān).3.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)的方向或相同、或相反；而洛倫茲力的方向始終既和磁場(chǎng)垂直，又和速度方向垂直.4.電場(chǎng)既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向，而洛倫茲力只能改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不能改變速度大小.5.電場(chǎng)力可以對(duì)電荷做功，能改變電荷的動(dòng)能；洛倫茲力不能對(duì)電荷做功，不能改變電荷的動(dòng)能.6.勻強(qiáng)電場(chǎng)中在電場(chǎng)力的作用下，運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為拋物線；勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在洛倫茲力的作用下，垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為圓弧.八、對(duì)于重力的考慮

重力考慮與否分三種情況.(1)對(duì)于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等一般不做特殊交待就可以不計(jì)其重力，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小，可以忽略；而對(duì)于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等不做特殊交待時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮其重力.(2)在題目中有明確交待的是否要考慮重力的，這種情況比較正規(guī)，也比較簡(jiǎn)單.(3)是直接看不出是否要考慮重力，但在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，要由分析結(jié)果，先進(jìn)行定性確定再是否要考慮重力.九、動(dòng)力學(xué)理論：

(1)粒子所受的合力和初速度決定粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；

(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式、運(yùn)動(dòng)的合成和分解、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式；

(3)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律；

(4)動(dòng)能定理、能量守恒定律.十、在生產(chǎn)、生活、科研中的應(yīng)用：如顯像管、回旋加速器、速度選擇器、正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、質(zhì)譜儀、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)、霍爾效應(yīng)等等.正因?yàn)檫@類問題涉及知識(shí)面大、能力要求高，而成為近幾年高考的熱點(diǎn)問題，題型有選擇、填空、作圖等，更多的是作為壓軸題的說理、計(jì)算題.分析此類問題的一般方法為：首先從粒子的開始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受力分析著手，由合力和初速度判斷粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，注意速度和洛倫茲力相互影響這一特點(diǎn)，將整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程和各個(gè)階段都分析清楚，然后再結(jié)合題設(shè)條件，邊界條件等，選取粒子的運(yùn)動(dòng)過程，選用有關(guān)動(dòng)力學(xué)理論公式求解

常見的問題類型及解法.【例1】 如圖，在某個(gè)空間內(nèi)有一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度，又有一個(gè)與電場(chǎng)垂直的水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B＝10T?，F(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m＝2×10-6kg、帶電量q＝2×10-6C的微粒，在這個(gè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)疊加的空間作勻速直線運(yùn)動(dòng)。假如在這個(gè)微粒經(jīng)過某條電場(chǎng)線時(shí)突然撤去磁場(chǎng)，那么，當(dāng)它再次經(jīng)過同一條電場(chǎng)線時(shí)，微粒在電場(chǎng)線方向上移過了多大距離。（ｇ取10m／S2）【解析】 題中帶電微粒在疊加場(chǎng)中作勻速直線運(yùn)動(dòng)，意味著微粒受到的重力、電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力平衡。進(jìn)一步的分析可知：洛侖茲力f與重力、電場(chǎng)力的合力F等值反向，微粒運(yùn)動(dòng)速度V與f垂直，如圖2。當(dāng)撤去磁場(chǎng)后，帶電微粒作勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，可將此曲線運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)來處理，如圖3。由圖2可知：又：

解之得：

由圖3可知，微?；氐酵粭l電場(chǎng)線的時(shí)間

則微粒在電場(chǎng)線方向移過距離【解題回顧】本題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：

(1)根據(jù)平衡條件結(jié)合各力特點(diǎn)畫出三力關(guān)系；(2)將勻變速曲線運(yùn)動(dòng)分解 【例2】如圖所示，質(zhì)量為m，電量為q的帶正電 的微粒以初速度v0垂直射入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，剛好沿直線射出該場(chǎng)區(qū)，若同一微粒 以初速度v0/2垂直射入該場(chǎng)區(qū)，則微粒沿圖示的 曲線從P點(diǎn)以2v0速度離開場(chǎng)區(qū)，求微粒在場(chǎng)區(qū)中 的橫向(垂直于v0方向)位移，已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.【解析】速度為v0時(shí)粒子受重力、電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力，三力在豎直方向平衡；速度為v0/2時(shí)，磁場(chǎng)力變小，三力不平衡，微粒應(yīng)做變加速度的曲線運(yùn)動(dòng).當(dāng)微粒的速度為v0時(shí)，做水平勻速直線運(yùn)動(dòng)，有: qE=mg+qv0B

①；

當(dāng)微粒的速度為v0/2時(shí)，它做曲線運(yùn)動(dòng)，但洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷不做功，只有重力和電場(chǎng)力做功，設(shè)微粒橫向位移為s，由動(dòng)能定理

(qE-mg)s=1/2m(2v0)2-1/2m(v0/2)

2②.將①式代入②式得qv0BS=15mv02/8，所以s=15mv0/(8qB).【解題回顧】由于洛倫茲力的特點(diǎn)往往會(huì)使微粒的運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜，但這類只涉及初、末狀態(tài)參量而不涉及中間狀態(tài)性質(zhì)的問題常用動(dòng)量、能量觀點(diǎn)分析求解

【例3】在xOy平面內(nèi)有許多電子(質(zhì)量為m，電量為e)從 坐標(biāo)原點(diǎn)O不斷地以相同大小的速度v0沿不同的方向射入 第一象限，如圖所示，現(xiàn)加一個(gè)垂直于xOy平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，要求這些電子穿過該磁場(chǎng)后都能平行于x軸 向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，試求出符合條件的磁場(chǎng)的最小面積. 【分析】電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧，且不同方向射出 的電子的圓形軌跡的半徑相同(r=mv0/Be).假如磁場(chǎng)區(qū)域 足夠大，畫出所有可能的軌跡如圖所示，其中圓O1和圓O2為從圓點(diǎn)射出，經(jīng)第一象限的所有圓中的最低和最高位置的兩個(gè)圓，若要使電子飛出磁場(chǎng)平行于x軸，這些圓的最高點(diǎn)應(yīng)是區(qū)域的下邊界，可由幾何知識(shí)證明，此下邊界為一段圓弧將這些圓心連線(圖中虛線O1O2)向上平移一段長(zhǎng)度為r=mv0/eB的距離即圖中的弧ocb就是這些圓的最高點(diǎn)的連線，應(yīng)是磁場(chǎng)區(qū)域的下邊界.；圓O2的y軸正方向的半個(gè)圓應(yīng)是磁場(chǎng)的上邊界，兩邊界之間圖形的面積即為所求

圖中的陰影區(qū)域面積，即為磁場(chǎng)區(qū)域面積

2(??1)m2v012r22(?r?)?422e2B2S=

【解題回顧】數(shù)學(xué)方法與物理知識(shí)相結(jié)合是解決物理 問題的一種有效途徑.本題還可以用下述方法求出下邊界.設(shè)P(x,y)為磁場(chǎng)下邊界上的一點(diǎn)，經(jīng)過該點(diǎn)的電子初速度 與x軸夾角為?，則由圖可知：x=rsin?, y=r-rcos?

得: x2+(y-r)2=r2

所以磁場(chǎng)區(qū)域的下邊界也是半徑為r，圓心為(0,r)的圓弧

【例4】如圖所示，在x軸上方有垂直于xy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 射出的速度v和在此過程中運(yùn)動(dòng)的總路程s(重力不計(jì)).

【解析】由粒子在磁場(chǎng)中和電場(chǎng)中受力情況與粒子的速度可以判斷粒子從O點(diǎn)開始在磁場(chǎng)中勻速率運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后進(jìn)入電場(chǎng)，做先減速后反向加速的勻變直線運(yùn)動(dòng)，再進(jìn)入磁場(chǎng)，勻速率運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后又進(jìn)入電場(chǎng)，如此重復(fù)下去.

粒子運(yùn)動(dòng)路線如圖3-11所示，有L=4R ① 粒子初速度為v，則有qvB=mv2/R ②，由①、②可得v=qBL/4m

③.設(shè)粒子進(jìn)入電場(chǎng)做減速運(yùn)動(dòng)的最大路程為L(zhǎng)，加速度為a, 則有v2=2aL ④，qE=ma，⑤ 粒子運(yùn)動(dòng)的總路程s=2?R+2L.⑥ 由①、②、③、④、⑤、⑥式，得:s=?L/2+qB2L2/(16mE).【解題回顧】把復(fù)雜的過程分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單的

過程，按順序逐個(gè)求解，或?qū)⒚總€(gè)過程所滿足的規(guī)律公式寫出，結(jié)合關(guān)聯(lián)條件組成方程，再解方程組，這就是解決復(fù)雜過程的一般方法另外，還可通過開始n個(gè)過程的分析找出一般規(guī)律，推測(cè)后來的過程，或?qū)φ麄€(gè)過程總體求解將此題中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間分布和時(shí)間進(jìn)程重組，便可理解回旋加速器原理，并可用后一種方法求解.

【例5】電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(在單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫載面的流體的體積)為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖3-12所示的橫載面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送液體的管道相連接(圖中虛線)圖中流量計(jì)的上、下兩面是金屬材料，前、后兩面是絕緣材料，現(xiàn)將流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面，當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測(cè)得的電流值，已知流體的電阻率，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為多大? 【解析】導(dǎo)電流體從管中流過時(shí)，其中的陰陽離子會(huì)受磁場(chǎng)力作用而向管的上下表面偏轉(zhuǎn)，上、下表面帶電后一方面使陰陽離子又受電場(chǎng)力阻礙它們繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，直到電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力平衡；另一方面對(duì)外接電阻來說，上、下表面相當(dāng)于電源，使電阻中的電流滿足閉合電路歐姆定律.設(shè)導(dǎo)電流體的流動(dòng)速度v，由于導(dǎo)電流體中正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，在上、下兩板上積聚電荷，在兩極之間形成電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)力qE與洛倫茲力qvB平衡時(shí)，E=Bv，兩金屬板

上的電動(dòng)勢(shì)E′=Bcv，內(nèi)阻r=?c/ab，與R串聯(lián)的電路中電流:I=Bcv/(R+r)，v=I(R+ ?c/ab)/Bc；

流體流量:Q=vbc=I(bR+?c/a)/B 【解題回顧】因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)是一根管道，內(nèi)部沒有任何阻礙流體流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所以可以用來測(cè)量高黏度及強(qiáng)腐蝕性流體的流量它還具有測(cè)量范圍寬、反應(yīng)快、易與其他自動(dòng)控制裝置配套等優(yōu)點(diǎn)可見，科技是第一生產(chǎn)力.本題是閉合電路歐姆定律與帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)知識(shí)的綜合運(yùn)用這種帶電粒子的運(yùn)動(dòng)模型也稱為霍爾效應(yīng)，在許多儀器設(shè)備中被應(yīng)用.如速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)等等.【例6】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直xOy平面向外.某一時(shí)刻有一質(zhì)子從點(diǎn)(L0，0)處沿y軸負(fù)向進(jìn)入磁場(chǎng)；同一時(shí)刻一α粒子從點(diǎn)(-L0，0)進(jìn)入磁場(chǎng)，速度方向在xOy平面內(nèi).設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電量為e，不計(jì)質(zhì)子與α粒子間相互作用.(1)如果質(zhì)子能夠經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O，則它的速度多大?

(2)如果α粒子第一次到達(dá)原點(diǎn)時(shí)能夠與質(zhì)子相遇，求α粒子的速度.【解析】帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的解題關(guān)鍵 是其圓心和半徑，在題目中如能夠先求出這兩個(gè)量，則解題過程就會(huì)變得簡(jiǎn)潔，余下的工作就是利用半徑公式和周期公式處理問題.(1)質(zhì)子能夠過原點(diǎn)，則質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑 為R=L0/2，再由r=mv/Bq,且q=e即可得：

v=eBL0/2m；此題中還有一概念，圓心位置一定在垂直于速度的直線上，所以質(zhì)子的軌跡圓心一定在x軸上；

(2)上一問是有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑問題，而這一問則是側(cè)重于圓周運(yùn)動(dòng)的周期問題了，兩個(gè)粒子在原點(diǎn)相遇，則它們運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定相同，即tα=TH/2，且α粒子運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)的軌跡為一段圓弧，設(shè)所對(duì)應(yīng)的圓心角為?，則 有 tα=2?m/2Be，可得?=?/2, 則α粒子的軌跡半徑R=L0/2=4mv/B2e, 答案為v= eBL0/(4m)，與x軸正方向的夾角為?/4，右向上；

事實(shí)上α粒子也有可能運(yùn)動(dòng)3T/4時(shí)到達(dá)原點(diǎn)且與質(zhì)子相遇，則此時(shí)質(zhì)子則是第二次到原點(diǎn)，這種情況下速度大小的答案是相同的，但α粒子的初速度方向與x軸的正方向的夾角為3?/4，左向上；

【解題回顧】類似問題的重點(diǎn)已經(jīng)不是磁場(chǎng)力的問題了，側(cè)重的是數(shù)學(xué)知識(shí)與物理概念的結(jié)合，此處的關(guān)鍵所在是利用圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與軌跡半徑垂直的方向關(guān)系、弦長(zhǎng)和弧長(zhǎng)與圓的半徑的數(shù)值關(guān)系、圓心角與圓弧的幾何關(guān)系來確定圓弧的圓心位置和半徑數(shù)值、周期與運(yùn)動(dòng)時(shí)間.當(dāng)然r=mv/Bq、T=2?m/Bq兩公式在這里起到一種聯(lián)系作用.【例7】如圖所示，在光滑的絕緣水平桌面上，有直徑相同的兩個(gè)金屬小球a和b，質(zhì)量分別 為ma=2m,mb=m，b球帶正電荷2q，靜止在 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；不帶電小球a 以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)，與b球發(fā)生正碰，若碰后b球?qū)ψ烂鎵毫η『脼?，求a球?qū)ψ烂娴膲毫κ嵌啻? 【解析】本題相關(guān)的物理知識(shí)有接觸起電、動(dòng)量守恒、洛倫茲力，受力平衡與受力分析，而最為關(guān)鍵的是碰撞過程，所有狀態(tài)和過程都是以此為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，物理量的選擇和確定亦是以此作為切入點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)；

碰后b球的電量為q、a球的電量也為q，設(shè)b球的速度為vb，a球的速度為va；以b為研究對(duì)象則有Bqvb=mbg;可得vb=mg/Bq;

以碰撞過程為研究對(duì)象，有動(dòng)量守恒，即mav0=mava+mbvb,將已知量代入可得va=v0-mg/(2Bq);本表達(dá)式中va已經(jīng)包含在其中，分析a碰后的受力，則有N+Bqva=2mg，得N=(5/2)mg-Bqv0；

【解題回顧】本題考查的重點(diǎn)是洛倫茲力與動(dòng)量問題的結(jié)合，實(shí)際上也可以問碰撞過程中產(chǎn)生內(nèi)能的大小，就將能量問題結(jié)合進(jìn)來了.【例8】.如圖所示，在xOy平面上，a點(diǎn)坐標(biāo)為（0，L），平面內(nèi)一邊界通過a點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)O的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，有一電子（質(zhì)量為m，電量為e）從a點(diǎn)以初速度v0平行x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，恰好從x軸正方向上的b點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），射出磁場(chǎng)區(qū)域，此

y a v0x O 時(shí)速率方向與x軸正方向的夾角為60?，求：

（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

（2）磁場(chǎng)區(qū)域的圓心O1的坐標(biāo)；

（3）電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

【解析】電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從a點(diǎn)射入b點(diǎn)射出磁場(chǎng)區(qū)域，故所求圓形磁場(chǎng)區(qū)域區(qū)有a點(diǎn)、O點(diǎn)、b點(diǎn)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，其對(duì)應(yīng)的圓心在O2點(diǎn)，令aO2?bO2?R，作角

?aO2b?60?，如圖所示：

R2??R?L???Rsin60??22R?mv0Be代入

由上式得 R?2L，B?mv02eL

t?

電子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間；

60?12?m?2L2?LT?????360?6Be3v03v0

由于⊙O1的圓周角?aOb?90?，所以ab直線段為圓形磁場(chǎng)區(qū)域的直徑，則aO1?13R?Lx?aO1sin60??L22，故磁場(chǎng)區(qū)域圓心O1的坐標(biāo)，?31?LL，L??y?L?aO1cos60??2? 2，即O1坐標(biāo)?

2【解題回顧】本題關(guān)鍵為入射方向與出射方向成一定角度（題中為600），從幾何關(guān)系認(rèn)識(shí)到帶電粒子回旋的圓弧為1/6圓的周長(zhǎng)，再通過幾何關(guān)系確定1/6圓弧的圓，半徑是O2a或bO2，進(jìn)而可確定圓形區(qū)域的圓心坐標(biāo)。

【例9】 如圖所示，在圖中第I象限的區(qū)域里有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)E?2.0?104N/C，在第IV象限區(qū)域內(nèi)有垂直于Oxy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。

帶電粒子A，質(zhì)量為m1?10.?10?12kg，電?4q?10.?10C，量1從y軸上A點(diǎn)以平行于x軸的速度v1?4?105m/s射入電場(chǎng)中，已知OA?4?10m，求：

（1）粒子A到達(dá)x軸的位置和速度大小與方向；

?2

（2）在粒子A射入電場(chǎng)的同時(shí)，質(zhì)量、電量與A相等的粒子B，從y軸上的某點(diǎn)B以平行于x軸的速度v2射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，A、B兩個(gè)粒子恰好在x軸上迎面正碰（不計(jì)重力，也不考慮兩個(gè)粒子間的庫(kù)侖力）試確定B點(diǎn)的位置和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度。

【解析】粒子A帶正電荷，進(jìn)入電場(chǎng)后在電場(chǎng)力作用下沿y軸相反方向上獲得加速度，Eq10.?10?4?2.0?1042122a??m/s?2.0?10m/sm10.?10?12

OA?12at2求解：

設(shè)A、B在x軸上P點(diǎn)相碰，則A在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由

t?2OA2?0.04?(s)?2.0?10?7s12a2?10

5?7?2OP?vt?4.0?10?2.0?10(m)?80.?10m

由此可知P點(diǎn)位置：

25v?v?at?2?4.0?10m/s ??t

1粒子A到達(dá)P點(diǎn)的速度，2?vt與x軸夾角：??45?

（2）由（1）所獲結(jié)論，可知B在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也是

?2t?2.0?10?7s，軌跡半徑R?2OP?82?10m

OB?1?2?10?2m??

33T?

粒子B在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過角度為4，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為8

3?2?m?3?m?B??018.T???t8Bq??4qt

【例10】 如圖4，質(zhì)量為1g的小環(huán)帶4×10-4C的正電，套在長(zhǎng)直的絕緣桿上，兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。將桿放入都是水平的互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桿所在平面與磁場(chǎng)垂直，桿與電場(chǎng)的夾角為37°。若E＝10N／C，B＝0.5T，小環(huán)從靜止起動(dòng)。求：(1)當(dāng)小環(huán)加速度最大時(shí)，環(huán)的速度和加速度；(2)當(dāng)小環(huán)的速度最大時(shí)，環(huán)的速度和加速度。

【解析】(1)小環(huán)從靜止起動(dòng)后，環(huán)受力如圖5，隨著速度的增大，垂直桿方向的洛侖茲力便增大，于是環(huán)上側(cè)與桿間的正壓力減小，摩擦力減小，加速度增大。當(dāng)環(huán)的速度為Ｖ時(shí)，正壓力為零，摩擦力消失，此時(shí)環(huán)有最大加速度am。在平行于桿的方向上有：mgsin37°－qE cos37°＝mam

解得：am＝2.8m／S2

在垂直于桿的方向上有：

BqV＝mgcos37°＋qEsin37°

解得：V＝52m/S（2）在上述狀態(tài)之后，環(huán)的速度繼續(xù)增大導(dǎo)致洛侖茲力繼續(xù)增大，致使小環(huán)下側(cè)與桿之

間出現(xiàn)擠壓力N，如圖6。于是摩擦力f又產(chǎn)生，桿的加速度a減小。V↑BqV↑N↑

f ↑

a↓，以上過程的結(jié)果，a減小到零，此時(shí)環(huán)有最大速度Vm。

在平行桿方向有：

mgsin37°＝Eqcos37°＋f

在垂直桿方向有

BqVm＝mgcos37°＋qEsin37°＋N

又f＝μN(yùn)

解之：Vm＝122m/S

此時(shí)：a＝0

【例11】如圖7，在某空間同時(shí)存在著互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)的方向豎直向下。一帶電體a帶負(fù)電，電量為q1，恰能靜止于此空間的c點(diǎn)，另一帶電體b也帶負(fù)電，電量為q2，正在過a點(diǎn)的豎直平面內(nèi)作半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，結(jié)果a、b在c處碰撞并粘合在一起，試分析a、b粘合一起后的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。

【解析】：設(shè)a、b的質(zhì)量分別為m1和m2，b的速度為V。a靜止，則有q1E＝m1g b在豎直平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則隱含著Eq2＝m2g，此時(shí)對(duì)a和b碰撞并粘合過程有m2V＋0＝（m1＋m2）V′

a、b合在一起后，總電量為q1＋q2，總質(zhì)量為m1＋m2，仍滿足

(q1＋q2)E＝(m1＋m2)g。因此它們以速率V′在豎直平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故有

解得：

第二篇：高考物理二輪復(fù)習(xí)主干知識(shí)

高考物理二輪復(fù)習(xí)主干知識(shí) 高考物理二輪復(fù)習(xí)主干知識(shí)

第二輪復(fù)習(xí)要明確重點(diǎn)、難點(diǎn)。深刻理解每一個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)及其知識(shí)點(diǎn)中的重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，把握知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)部之間的聯(lián)系。同時(shí)進(jìn)行解題訓(xùn)練，提高應(yīng)戰(zhàn)能力。

主干知識(shí)是物理知識(shí)體系中重點(diǎn)、難點(diǎn)，學(xué)好主干知識(shí)是學(xué)好物理的關(guān)鍵，是提高能力的基點(diǎn)。每個(gè)考生在復(fù)習(xí)備考過程中，要在主干知識(shí)上狠下工夫。不僅要記住這些知識(shí)的內(nèi)容，還要加深理解、熟練運(yùn)用，做到既要“知其然”也要“知其所以然”。

中學(xué)物理的主干知識(shí)是：

1.力學(xué)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)；牛頓第三定律及其應(yīng)用；動(dòng)量守恒定律；機(jī)械能守恒定律。

2.電學(xué)：歐姆定律和電阻定律；串、并聯(lián)電路，電壓、電流和功率分配；電功、電功率；電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻、閉合電路歐姆定律、路端電壓；安培力，左手定則；洛倫茲力、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)；電磁感應(yīng)現(xiàn)象；

3.光學(xué)：光的反射和平面鏡；光的折射和全反射。

基礎(chǔ)知識(shí)、主干知識(shí)之間的綜合運(yùn)用：

同時(shí)，我們應(yīng)該注意，由于高考物理試題的題量較少，所以突出學(xué)科內(nèi)綜合已成為高考物理試題的一個(gè)顯著特點(diǎn)，因此要特別注意基礎(chǔ)知識(shí)、主干知識(shí)之間的綜合運(yùn)用。如：

1.牛頓第三定律與勻變速直線運(yùn)動(dòng)的綜合。主要是在力學(xué)、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)過程中導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)等形式中出現(xiàn)。

2.動(dòng)量和能量的綜合。

3.以帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中為模型的電學(xué)與力學(xué)的綜合。主要有三種具體的綜合形式：一是牛頓定律與勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；二是牛頓定律與圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式解決帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；三是用能量觀點(diǎn)解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象與閉合電路歐姆定律的綜合。

5.串、并聯(lián)電路規(guī)律與實(shí)驗(yàn)的綜合。主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：一是通過粗略的計(jì)算選擇實(shí)驗(yàn)器材和電表的量程；二是確定滑動(dòng)變阻器的連接方法；三是確定電流表的內(nèi)外接。

第三篇：2012高考物理知識(shí)要點(diǎn)總結(jié)教案：電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

高考資源網(wǎng)（ks5u.com）

您身邊的高考專家

第九章 電場(chǎng)

電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

知識(shí)要點(diǎn)：

一、基礎(chǔ)知識(shí)

1、電容

（1）兩個(gè)彼此絕緣，而又互相靠近的導(dǎo)體，就組成了一個(gè)電容器。

（2）電容：表示電容器容納電荷的本領(lǐng)。a 定義式：C?QU(??Q?U)，即電容C等于Q與U的比值，不能理解為電容C與Q成正比，與U成反比。一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān)。

b 決定因素式：如平行板電容器C??S4?kd（不要求應(yīng)用此式計(jì)算）

（3）對(duì)于平行板電容器有關(guān)的Q、E、U、C的討論時(shí)要注意兩種情況： a 保持兩板與電源相連，則電容器兩極板間的電壓U不變 b 充電后斷開電源，則帶電量Q不變（4）電容的定義式：C?QU（定義式）

?S4?Kd（5）C由電容器本身決定。對(duì)平行板電容器來說C取決于：C?（決定式）

（6）電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況：

第一種情況：若電容器充電后再將電源斷開，則表示電容器的電量Q為一定，此時(shí)電容器兩極的電勢(shì)差將隨電容的變化而變化。

第二種情況：若電容器始終和電源接通，則表示電容器兩極板的電壓V為一定，此時(shí)電容器的電量將隨電容的變化而變化。

2、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

（1）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，綜合了靜電場(chǎng)和力學(xué)的知識(shí)，分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程（平衡、加速或減速，是直線還是曲線），然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。

004km.cn 版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)

Lv0），則在粒子穿越電場(chǎng)的過程中，仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場(chǎng)處理。高考資源網(wǎng)（ks5u.com）

您身邊的高考專家

1、電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì)U僅僅由場(chǎng)本身決定，與是否在場(chǎng)中放入電荷，以及放入什么樣的檢驗(yàn)電荷無關(guān)。

而電場(chǎng)力F和電勢(shì)能?兩個(gè)量，不僅與電場(chǎng)有關(guān)，還與放入場(chǎng)中的檢驗(yàn)電荷有關(guān)。所以E和U屬于電場(chǎng)，而F電和?屬于場(chǎng)和場(chǎng)中的電荷。

2、一般情況下，帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線并不重合，運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn)的切線方向表示速度方向，電場(chǎng)線上一點(diǎn)的切線方向反映正電荷的受力方向。物體的受力方向和運(yùn)動(dòng)方向是有區(qū)別的。

如圖所示：

只有在電場(chǎng)線為直線的電場(chǎng)中，且電荷由靜止開始或初速度方向和電場(chǎng)方向一致并只受電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，在這種特殊情況下粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡才是沿電力線的。

3、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)（1）點(diǎn)電荷在真空中形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E?Q源，E?1/r，當(dāng)源電荷Q?0時(shí)，2場(chǎng)強(qiáng)方向背離源電荷，當(dāng)源電荷為負(fù)時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)方向指向源電荷。但不論源電荷正負(fù)，距源電荷越近場(chǎng)強(qiáng)越大。（2）當(dāng)取U??0時(shí)，正的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為正，距場(chǎng)源電荷越近，電勢(shì)越高。負(fù)的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù)，距場(chǎng)源電荷越近，電勢(shì)越低。

（3）若有n個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，它們的電場(chǎng)就互相迭加，形成合電場(chǎng)，這時(shí)某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，而某點(diǎn)的電勢(shì)就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)的代數(shù)和。

12mv0?U2加速·q ·q·L加速2U?y側(cè)移?偏轉(zhuǎn)

?d偏轉(zhuǎn)·4·UU偏轉(zhuǎn)·q·L2

4U加速·d

004km.cn 版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)

第四篇：高二物理-帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)教案

靜電場(chǎng)·帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)·教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1．了解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)——只受電場(chǎng)力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。

2．重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)——類平拋運(yùn)動(dòng)。

3．滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。

二、重點(diǎn)分析

初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向（或反向）做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，垂直于電場(chǎng)方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)。

三、主要教學(xué)過程

1．帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況

①若帶電粒子在電場(chǎng)中所受合力為零時(shí)，即∑F=0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

例

帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電？

分析

帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F=0，mg=Eq，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場(chǎng)力必為豎直向上。又因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。②若∑F≠0且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。（變速直線運(yùn)動(dòng)）

打入正電荷，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。打入負(fù)電荷，將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。

③若∑F≠0，且與初速度方向有夾角（不等于0°，180°），帶電粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)。

mg＞Eq，合外力豎直向下v0與∑F夾角不等于0°或180°，帶電粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。在第三種情況中重點(diǎn)分析類平拋運(yùn)動(dòng)。

2．若不計(jì)重力，初速度v0⊥E，帶電粒子將在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)。復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。

與此相似，不計(jì)mg，v0⊥E時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中將做類平拋運(yùn)動(dòng)。板間距為d，板長(zhǎng)為l，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為+q。

①粒子在與電場(chǎng)方向垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，x=v0t；在沿電

若粒子能穿過電場(chǎng)，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢？

②

③

注：以上結(jié)論均適用于帶電粒子能從電場(chǎng)中穿出的情況。如果帶電粒子沒有從電場(chǎng)中穿出，此時(shí)v0t不再等于板長(zhǎng)l，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行分析。

3．設(shè)粒子帶正電，以v0進(jìn)入電壓為U1的電場(chǎng)，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，穿過電場(chǎng)時(shí)速度增大，動(dòng)能增大，所以該電場(chǎng)稱為加速電場(chǎng)。進(jìn)入電壓為U2的電場(chǎng)后，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)電場(chǎng)稱為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。例1

質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)后沿直線運(yùn)動(dòng)到上極板。（1）物體做的是什么運(yùn)動(dòng)？（2）電場(chǎng)力做功多少？（3）帶電體的電性？ 分析

物體做直線運(yùn)動(dòng)，∑F應(yīng)與v0在同一直線上。對(duì)物體進(jìn)行受力分析，若忽略mg，則物體只受Eq，方向不可能與v0在同一直線上，所以不能忽略mg。同理電場(chǎng)力Eq應(yīng)等于mg，否則合外力也不可能與v0在同一直線上。所以物體所受合力為零，應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

電場(chǎng)力功等于重力功，Eq·d=mgd。

電場(chǎng)力與重力方向相反，應(yīng)豎直向上。又因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度方向向下，所以物體應(yīng)帶負(fù)電。

例2 如圖，一平行板電容器板長(zhǎng)l=4cm，板間距離為d=3cm，傾斜放置，使板面與水平方向夾角α=37°，若兩板間所加電壓U=100V，一帶電量q=3×10-10C的負(fù)電荷以v0=0.5m/s的速度自A板左邊緣水平進(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿水平方向運(yùn)動(dòng)，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度為多少？帶電粒子質(zhì)量為多少？

解

分析

帶電粒子能沿直線運(yùn)動(dòng)，所受合力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，由此可知重力不可忽略，受力如圖所示。

電場(chǎng)力在豎直方向的分力與重力等值反向。帶電粒子所受合力與電場(chǎng)力在水平方向的分力相同。

＝6×10-7N mg=Eq·cosα

=8×10－8kg 根據(jù)動(dòng)能定理

例

一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h(yuǎn)處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點(diǎn)水平距離為l處，有一根管口比小球直徑略大的

管子上方的整個(gè)區(qū)域里加一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)。如圖：

求：（1）小球的初速度v；（2）電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。唬?）小球落地時(shí)的動(dòng)能。

解

小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向在電場(chǎng)力作用下應(yīng)做減速運(yùn)動(dòng)。到達(dá)管口上方時(shí)，水平速度應(yīng)為零。

小球運(yùn)動(dòng)至管口的時(shí)間由豎直方向的運(yùn)動(dòng)決定：

E末＝mgh

第五篇：物理：1.9《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》說課稿

第九節(jié)、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)說課

柳林一中

楊改艷

一、教材分析

本專題是是歷年高考的重點(diǎn)內(nèi)容。本專題綜合性強(qiáng)，理論分析要求高，帶電粒子的加速是電場(chǎng)的能的性質(zhì)的應(yīng)用；帶電粒子的偏轉(zhuǎn)則側(cè)重于電場(chǎng)的力的性質(zhì)，通過類比恒力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)（平拋運(yùn)動(dòng)），理論上探究帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。此外專題既包含了電場(chǎng)的基本性質(zhì)，又要運(yùn)用直線和曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，還涉及到能量的轉(zhuǎn)化和守恒，有關(guān)類比和建模等科學(xué)方法的應(yīng)用也比較典型。探究帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，只要做好引導(dǎo)，學(xué)生自己是能夠完成的，而且可以提高學(xué)生綜合分析問題的能力。

二、教學(xué)目標(biāo)：

（一）知識(shí)與技能

1、理解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題．

2、知道示波管的構(gòu)造和基本原理．

（二）過程與方法

通過帶電粒子在電場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過知識(shí)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的精神

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

難點(diǎn)：運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)綜合處理偏轉(zhuǎn)問題

四、學(xué)情分析

帶電粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)）問題，由于涉及的知識(shí)點(diǎn)眾多，要求的綜合能力較高，因而是歷年來高考的熱點(diǎn)內(nèi)容，這里需要將幾個(gè)基本的運(yùn)動(dòng)，即直線運(yùn)動(dòng)中的加速、減速、往返運(yùn)動(dòng)，曲線運(yùn)動(dòng)中的平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行綜合鞏固和加深，同時(shí)需要將力學(xué)基本定律，即牛頓第二定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律等進(jìn)行綜合運(yùn)用。

八、教學(xué)過程

(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識(shí)點(diǎn)（1）牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?（2）動(dòng)能定理的表達(dá)式是什么?（3）平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。（4）靜電力做功的計(jì)算方法。

檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。

（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)

帶電粒子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用會(huì)產(chǎn)生加速度，使其原有速度發(fā)生變化．在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場(chǎng)來控制或改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。具體應(yīng)用有哪些呢?本節(jié)課我們來研究這個(gè)問題．以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例。

（三）合作探究、精講點(diǎn)撥

[學(xué)生活動(dòng)：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，自主分析推導(dǎo)。

（教師抽查學(xué)生活動(dòng)結(jié)果并展示，教師激勵(lì)評(píng)價(jià)）

3、示波管的原理

出示示波器，教師演示操作 ①光屏上的亮斑及變化。②掃描及變化。

③豎直方向的偏移并調(diào)節(jié)使之變化。

④機(jī)內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察。學(xué)生觀察示波器的現(xiàn)象。

學(xué)生活動(dòng)：結(jié)合推導(dǎo)分析教師演示現(xiàn)象。

（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)。

教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)。1．帶電粒子的加速

(1)動(dòng)力學(xué)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行方向進(jìn)入電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加(減)速直線運(yùn)動(dòng)，如果是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則做勻加(減)速運(yùn)動(dòng)．

(2)功能關(guān)系分析：粒子只受電場(chǎng)力作用，動(dòng)能變化量等于電勢(shì)能的變化量．

(初速度為零)；

此式適用于一切電場(chǎng)． 2．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

(1)動(dòng)力學(xué)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，受到恒定的與初速度方向成900角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))．

(2)運(yùn)動(dòng)的分析方法(看成類平拋運(yùn)動(dòng))：

①沿初速度方向做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)．

②沿電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．

（五）布置預(yù)習(xí)。

1、書面完成 “問題與練習(xí)”第3、4、5題；思考并回答第1、2題。

2、課下閱讀課本“科學(xué)足跡”和“科學(xué)漫步”中的兩篇文章。