高考理综难点17_带电粒子在复合场中的运动分析.doc

难点17 带电粒子在复合场中的运动分析
带电粒子在复合场中的运动是历届高考的热点,亦是考生棘手的难点之一.
●难点磁场
1.(★★★★)如图17-1所示,在x轴上方有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,,电量为-,(不计重力).

图17—1 图17—2
图17—3
2.(★★★★★)(2000年全国)如图17-2,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,,,、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,,则两电极之间的电压U应是多少?(不计重力,整个装置在真空中.)
●案例分析
图17—4
[例1](★★★★)质量为m,电量为+q的小球以初速度v0以与水平方向成θ角射出,如图17—3所示,如果在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证小球仍沿v0方向做直线运动,试求所加匀强电场的最小值,加了这个电场后,经多长时间速度变为零?
命题意图:.
错解分析:部分考生挖掘隐含条件的能力差,不能据“保证小球仍沿v0方向做直线运动”的条件,推测重力和电场力在垂直于v0方向合力为零,从而无法切入.
解题方法与技巧:
由题知小球在重力和电场力作用下沿v0方向做直线运动,可知垂直v0方向上合外力为零,或者用力的分解或力的合成方法,重力与电场力的合力沿v0所在直线.
建如图17-4所示坐标系,设场强E与v0成φ角,则受力如图:
由牛顿第二定律可得
Eqsinφ-mgcosθ=0 ①
Eqcosφ-mgsinθ=ma ②
由①式得:E=mgcosθ/qsinφ③
由③式得:φ=90°时,E最小为Emin=mgcosθ/q
其方向与v0垂直斜向上
将φ=90°代入②式可得a=-gsinθ
即在场强最小时,小球沿v0做加速度为a=-gsinθ的匀减速直线运动,设运动
时间为t时速度为0,则:0=v0-gsinθt 可得:t=
图17—5
[例2](★★★★)如图17-5所示,在相互垂直的水平匀强电场和水平匀强磁场中,有一竖直固定绝缘杆MN,小球P套在杆上,已知P的质量为m,电量为q,P与杆间的动摩擦因数为μ,电场强度为E,磁感应强度为B,小球由静止起开始下滑,设电场、磁场区域足够大,杆足够长,求:
(1)当下滑加速度为最大加速度一半时的速度.
(2)当下滑速度为最大下滑速度一半时的加速度.
命题意图:考查考生逻辑推理能力、.
错解分析:不能沿正确的路径推理辨析各物理量隐含的制约关系,据牛顿运动定律列方程.
解题方法与技巧:
图17—6
因电场力方向与洛伦兹力方向相反,小球先做加速度逐渐增加的加速运动,当加速度达到最大后,又做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时,,加速度