高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第4講 電學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng)課件

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1、第第4講電學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng)講電學(xué)中的曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)必備知識(shí)必備1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析帶電粒子以速度帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到恒定的與初速度方向成恒定的與初速度方向成90角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng)類平拋運(yùn)動(dòng))。如果電場(chǎng)力的方向與速度方向不共線，粒子將做勻變速曲線如果電場(chǎng)力的方向與速度方向不共線，粒子將做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。(2)分析處理方法：用類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法分解運(yùn)動(dòng)。分析處理方法：用類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法分解運(yùn)動(dòng)。

2、沿初速度方向：做速度為沿初速度方向：做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)。的勻速直線運(yùn)動(dòng)。沿電場(chǎng)力方向：做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。沿電場(chǎng)力方向：做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)備考策略備考策略1.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，一般是類平拋帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，一般是類平拋運(yùn)動(dòng)，要應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法求解；借助畫出的運(yùn)動(dòng)，要應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法求解；借助畫出的運(yùn)動(dòng)示意圖尋找?guī)缀侮P(guān)系或題目中的隱含關(guān)系。運(yùn)動(dòng)示意圖尋找?guī)缀侮P(guān)系或題目中的隱含關(guān)系。2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)

3、動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)解答時(shí)要從受力分析和運(yùn)動(dòng)分析入手，根據(jù)洛倫茲力產(chǎn)生的解答時(shí)要從受力分析和運(yùn)動(dòng)分析入手，根據(jù)洛倫茲力產(chǎn)生的條件、大小的計(jì)算、方向的判定、永不做功等特點(diǎn)以及帶電條件、大小的計(jì)算、方向的判定、永不做功等特點(diǎn)以及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律列式，并善于運(yùn)用幾何粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律列式，并善于運(yùn)用幾何關(guān)系來解題。關(guān)系來解題。帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)【真題示例【真題示例1】 (2016全國(guó)卷全國(guó)卷，15)如圖如圖1，P是固定的點(diǎn)電荷，是固定的點(diǎn)電荷，虛線是以虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子Q在在P的電場(chǎng)中

4、運(yùn)動(dòng)，的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若若Q僅受僅受P的電場(chǎng)力作用，其在的電場(chǎng)力作用，其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別點(diǎn)的加速度大小分別為為aa、ab、ac，速度大小分別為，速度大小分別為va、vb、vc，則，則()圖圖1A.aaabac，vavcvb B.aaabac，vbvcvaC.abacaa，vbvcva D.abacaa，vavcvb答案答案D【真題示例【真題示例2】 (2017全國(guó)卷全國(guó)卷，25)如圖如圖2，兩水平面，兩水平面(虛線虛線)之間之間的距離為的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電

5、場(chǎng)。自該，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。自該區(qū)域上方的區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為點(diǎn)將質(zhì)量均為m，電荷量分別為，電荷量分別為q和和q(q0)的帶的帶電小球電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出。先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出。小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開。小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開。已知已知N離開電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；離開電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為動(dòng)，剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能的剛離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能的1.5倍。不倍。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小

6、為計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g。求：。求：圖圖2(1)M與與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比；在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比；(2)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度；點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度；(3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。真題感悟真題感悟1.高考考查特點(diǎn)高考考查特點(diǎn)高考對(duì)本考點(diǎn)的考查重在應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和動(dòng)能定理分析高考對(duì)本考點(diǎn)的考查重在應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和動(dòng)能定理分析計(jì)算帶電粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過程中的受力、做功及能量變化。計(jì)算帶電粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過程中的受力、做功及能量變化。2.常見誤區(qū)及臨考提醒常見誤區(qū)及臨考提醒(1)電場(chǎng)線、等勢(shì)面與運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合點(diǎn)及題目中力的方向判斷。電場(chǎng)線、等勢(shì)面與運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合

7、點(diǎn)及題目中力的方向判斷。(2)帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，注意運(yùn)動(dòng)合成與分解方帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，注意運(yùn)動(dòng)合成與分解方法的應(yīng)用，且能夠運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖象解決物理問題。法的應(yīng)用，且能夠運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖象解決物理問題。2017年全國(guó)卷年全國(guó)卷第第25題第題第(1)問使用速度問使用速度時(shí)間圖象就可以在時(shí)間圖象就可以在一分鐘內(nèi)解題。一分鐘內(nèi)解題。預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)1 帶電粒子帶電粒子(或帶電體或帶電體)在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)2帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)3帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.(2017廣西三校聯(lián)考廣西三

8、校聯(lián)考)如圖如圖3所示，在豎直方向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所示，在豎直方向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，從傾角為從傾角為的斜面上的的斜面上的M點(diǎn)水平拋出一個(gè)帶負(fù)電小球，小球的點(diǎn)水平拋出一個(gè)帶負(fù)電小球，小球的初速度為初速度為v0，最后小球落在斜面上的，最后小球落在斜面上的N點(diǎn)，在已知點(diǎn)，在已知、v0和小球和小球所受的電場(chǎng)力大小所受的電場(chǎng)力大小F及重力加速度及重力加速度g的條件下，不計(jì)空氣阻力，的條件下，不計(jì)空氣阻力，則下列的判斷正確的是則下列的判斷正確的是()圖圖3A.由圖可知小球所受的重力大小一定大于電場(chǎng)力由圖可知小球所受的重力大小一定大于電場(chǎng)力B.可求出小球落到可求出小球落到N點(diǎn)時(shí)重力的功率點(diǎn)時(shí)重力的功率C.可求

9、出小球落到可求出小球落到N點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向D.可求出小球從可求出小球從M點(diǎn)到點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中電勢(shì)能的變化量點(diǎn)的過程中電勢(shì)能的變化量答案答案C2.(2017青海省西寧市四校高三上學(xué)期聯(lián)考青海省西寧市四校高三上學(xué)期聯(lián)考)如圖如圖4所示，第一象所示，第一象限中有沿限中有沿x軸的正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第二象限中有沿軸的正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第二象限中有沿y軸負(fù)方向軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。一個(gè)質(zhì)量為的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。一個(gè)質(zhì)量為m，電，電荷量為荷量為q 的帶電質(zhì)點(diǎn)以初速度的帶電質(zhì)點(diǎn)以初速度v0從從x軸上軸上P(L，0)點(diǎn)射入第二點(diǎn)射入第二象限，已知

10、帶電質(zhì)點(diǎn)在第一和第二象限中都做直線運(yùn)動(dòng)，并且象限，已知帶電質(zhì)點(diǎn)在第一和第二象限中都做直線運(yùn)動(dòng)，并且能夠連續(xù)兩次通過能夠連續(xù)兩次通過y軸上的同一個(gè)點(diǎn)軸上的同一個(gè)點(diǎn)Q(未畫出未畫出)，重力加速度，重力加速度g為為已知量。求：已知量。求：圖圖4(1)初速度初速度v0與與x軸正方向的夾角；軸正方向的夾角；(2)P、Q兩點(diǎn)間的電勢(shì)差兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UPQ；(3)帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間。帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間。3.(2017山西臨汾校級(jí)二模山西臨汾校級(jí)二模)如圖如圖5甲所示，兩平行金屬板甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長(zhǎng)和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時(shí)間周期的板長(zhǎng)和板間距離

11、相等，板間存在如圖乙所示的隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與兩板垂直，在性變化的電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與兩板垂直，在t0時(shí)刻，一不計(jì)重時(shí)刻，一不計(jì)重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，粒子射入電力的帶電粒子沿板間中線垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，粒子射入電場(chǎng)時(shí)的速度為場(chǎng)時(shí)的速度為v0，tT時(shí)刻粒子剛好沿時(shí)刻粒子剛好沿MN板右邊緣射出電場(chǎng)。板右邊緣射出電場(chǎng)。則則()圖圖5解析粒子射入電場(chǎng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎解析粒子射入電場(chǎng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上前半個(gè)周期內(nèi)先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在后半個(gè)周直方向上前半個(gè)周期內(nèi)先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在后半個(gè)周期內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期末豎直方向

12、上的分速度期內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期末豎直方向上的分速度為零，可知粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向一定沿垂直電場(chǎng)方為零，可知粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向一定沿垂直電場(chǎng)方答案答案A歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)帶電體一般要考慮重力，而且電場(chǎng)力對(duì)帶電體做功的帶電體一般要考慮重力，而且電場(chǎng)力對(duì)帶電體做功的特點(diǎn)與重力相同，即都與路徑無關(guān)。特點(diǎn)與重力相同，即都與路徑無關(guān)。(2)帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)(主要是類平拋運(yùn)動(dòng)，圓主要是類平拋運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)周運(yùn)動(dòng))的分析方法與力學(xué)中的方法相同，只是對(duì)電場(chǎng)力的分析方法與力學(xué)中的方法相同，只是對(duì)電場(chǎng)力的分析要更謹(jǐn)慎。的分析要更謹(jǐn)慎。帶電粒子在磁場(chǎng)中的曲線

13、運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)【真題示例【真題示例1】 (2017全國(guó)卷全國(guó)卷，18)如圖如圖6，虛線所示的圓形，虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P為磁場(chǎng)邊界上的一為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過點(diǎn)，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn)，在紙面內(nèi)點(diǎn)，在紙面內(nèi)沿不同的方向射入磁場(chǎng)，若粒子射入速率為沿不同的方向射入磁場(chǎng)，若粒子射入速率為v1，這些粒子在，這些粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上；若粒子射入速率磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上；若粒子射入速率為為v2，相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上，不計(jì)重力及帶，相

14、應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上，不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用，則電粒子之間的相互作用，則v2v1 為為()圖圖6甲甲 乙乙答案答案C【真題示例【真題示例2】 (2017全國(guó)卷全國(guó)卷，24)如圖如圖7，空間存在方向垂直，空間存在方向垂直于紙面于紙面(xOy平面平面)向里的磁場(chǎng)。在向里的磁場(chǎng)。在x0 區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為小為B0；x0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0(常數(shù)常數(shù)1)。一質(zhì)。一質(zhì)量為量為m、電荷量為、電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿沿x軸正向射入磁場(chǎng)，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿軸正向

15、射入磁場(chǎng)，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí)，求軸正向時(shí)，求(不計(jì)重力不計(jì)重力)圖圖7(1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)粒子與粒子與O點(diǎn)間的距離。點(diǎn)間的距離。真題感悟真題感悟1.高考考查特點(diǎn)高考考查特點(diǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型是高考的熱點(diǎn)模型之一。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型是高考的熱點(diǎn)模型之一。在高考中，主要以選擇題形式考查帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)在高考中，主要以選擇題形式考查帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡、半徑和時(shí)間等，甚至還可能會(huì)考查粒子運(yùn)動(dòng)的臨的軌跡、半徑和時(shí)間等，甚至還可能會(huì)考查粒子運(yùn)動(dòng)的臨界問題和極值問題界問題和極值問題(見專題三見專題三)。在處理相關(guān)問題時(shí)，

16、除了運(yùn)。在處理相關(guān)問題時(shí)，除了運(yùn)用常規(guī)的解題思路，還應(yīng)側(cè)重運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析。用常規(guī)的解題思路，還應(yīng)側(cè)重運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析。2.常見誤區(qū)及臨考提醒常見誤區(qū)及臨考提醒預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)1帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)2帶電粒子在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)3帶電粒子在兩個(gè)不同磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在兩個(gè)不同磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圖圖8答案答案C圖圖9答案答案AC3.(多選多選)(2017山西質(zhì)檢山西質(zhì)檢)如圖如圖10所示，分界線所示，分界線MN上、下兩側(cè)上、下兩側(cè)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1和和B2

17、，一質(zhì)，一質(zhì)量為量為m、電荷量為、電荷量為q的帶電粒子的帶電粒子(不計(jì)重力不計(jì)重力)從從O點(diǎn)出發(fā)，以一點(diǎn)出發(fā)，以一定的初速度定的初速度v0沿紙面內(nèi)垂直沿紙面內(nèi)垂直MN的方向向上射出，經(jīng)時(shí)間的方向向上射出，經(jīng)時(shí)間t又又回到出發(fā)點(diǎn)回到出發(fā)點(diǎn)O，形成了圖示的心形圖案。則，形成了圖示的心形圖案。則()圖圖10答案答案BD歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)解答有關(guān)運(yùn)動(dòng)電荷在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，我們解答有關(guān)運(yùn)動(dòng)電荷在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，我們可以先將有界磁場(chǎng)視為無界磁場(chǎng)，假設(shè)粒子能夠做完整的圓可以先將有界磁場(chǎng)視為無界磁場(chǎng)，假設(shè)粒子能夠做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，確定粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，作好輔助線，充分利周運(yùn)動(dòng)，確定粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，作好輔助線，充分利用相關(guān)幾何知識(shí)解題。用相關(guān)幾何知識(shí)解題。(2)對(duì)稱性的應(yīng)用對(duì)稱性的應(yīng)用粒子從直線邊界射入磁場(chǎng)，再?gòu)倪@一邊界射出時(shí)，速度方粒子從直線邊界射入磁場(chǎng)，再?gòu)倪@一邊界射出時(shí)，速度方向與邊界的夾角相等。向與邊界的夾角相等。粒子沿徑向射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，必沿徑向射出磁場(chǎng)區(qū)域。粒子沿徑向射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，必沿徑向射出磁場(chǎng)區(qū)域。