高考物理一轮复习专题九磁场考点三带电粒子在复合场中的运动教学案含解析33页

考点三 带电粒子在复合场中的运动
基础点
知识点 1  带电粒子在复合场、组合场中的运动
1．复合场与组合场
(1)复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存。
(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场
分时间段或分区域交替出现。
2．带电粒子在复合场中运动情况分类
(1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态
或匀速直线运动状态。
(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子
在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。
(3)较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向
不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛
物线。
(4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区
域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。
知识点 2  带电粒子在复合场中运动的应用实例
装置 原理图 规律
质谱
仪
粒子由静止被加速电场加速 qU＝
1
2
mv2，在磁场中做匀速圆周
运动 qvB＝m
v2
r
，则比荷
q
m
＝
2U
B2r2
回旋
加速
器
交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运
动过程中每次经过 D形盒缝隙都会被加速。由 qvB＝
mv2
r
得
Ekm＝
q2B2r2
2m
续表
装置 原理图 规律

速度选
择器
若 qv0B＝Eq，即 v0＝
E
B
，粒子做匀速直线
运动
磁流体
发电机
等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极
板带正、负电，两极板间电压为 U时稳定，
q
U
d
＝qvB，U＝Bdv
电磁流
量计
U
D
q＝qvB，则 v＝
U
DB
，所以流量 Q＝vS＝
U
DB
π(
D
2 )2
霍尔效
应
当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与
磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势
差
重难点
一、带电粒子在组合场中的运动
1．组合场
电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分
区域交替出现。
2．运动特点及处理方法
分阶段运动，带电粒子可能依次通过几个情况不同的组合场区域，其运动情况随区域发
生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。
运动特点 处理方法
匀变速直线运动(v∥E)
(1)牛顿运动定律、运动学公式
(2)动能定理
电场中
类平抛运动(v⊥E)
(1)运动的合成与分解
(2)功能关系
匀速直线运动(v∥B) 匀速运动的公式
磁场中
匀速圆周运动(v⊥B) 圆周运动公式、牛顿运动定律、几何知识
  3.“电偏转”和“磁偏转”的比较
匀强电场中的偏转 匀强磁场中的偏转
偏转产生
条件
带电粒子以速度 v0垂直射入匀强电场 带电粒子以速度 v0垂直射入匀强磁场
续表
匀强电场中的偏转 匀强磁场中的偏转

受力特征
只受恒定的电场力 F＝Eq，方向与
初速度方向垂直
只受大小恒定的洛伦兹力 F
＝qv0B，方向始终与速度方向
垂直
运动性质 匀变速曲线运动(类平抛) 匀速圆周运动
轨迹 抛物线 圆或圆弧
运动轨迹图
运动规律
vx＝v0 vy＝
qE
m
t
x＝v0t y＝
qEt2
2m
qv0B＝
mv20
R
R＝
mv0
qB
 T＝
2πm
qB
动能变化 动能增大 动能不变
运动时间 t＝
x
v0
t＝
θ
2π
T＝
θm
Bq
特别提醒
带电粒子在组合场区内运动时，分析每个场区内的受力和运动比较简单。解题的关键是
抓住场区之间的交接特点(如速度 v的大小、方向)，建立时间和空间几何关系的联系。
二、带电粒子在复合场(叠加场)中的运动
1．关于粒子重力是否考虑的三种情况
(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与静电力或磁场力
相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重
力。
(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理。
(3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要结合运动状态
确定是否要考虑重力。
2．三种场的比较
名称 力的特点 功和能的特点
重力场
大小：G＝mg
方向：竖直向下
重力做功与路径无关重力做功改变
物体的重力势能
静电场
大小：F＝qE
方向：正电荷受力方向与场强方向相
同；负电荷受力方向...