1.本專(zhuān)題是電磁場(chǎng)的典型題型之一,包括應(yīng)用電場(chǎng)力洛倫茲力的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。高考中經(jīng)常在選擇題中命題,更是在在計(jì)算題中頻繁出現(xiàn)。2024年高考對(duì)于復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)的考查仍然是熱點(diǎn)。
2.通過(guò)本專(zhuān)題的復(fù)習(xí),不僅利于完善學(xué)生的知識(shí)體系,也有利于培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。
3.用到的相關(guān)知識(shí)有:電場(chǎng)的知識(shí),磁場(chǎng)的知識(shí)等。近幾年的高考命題中一直都是以壓軸題的形式存在,重點(diǎn)考查類(lèi)型帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等。
考向一: 帶電體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
1.帶電體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中速度變化時(shí)洛倫茲力往往隨之變化,并進(jìn)一步導(dǎo)致彈力、摩擦力等的變化,帶電體將在變力作用下做變加速運(yùn)動(dòng)。
2.利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和平衡條件分析各物理量的動(dòng)態(tài)變化時(shí)要注意彈力為零的臨界狀態(tài),此狀態(tài)是彈力方向發(fā)生改變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
考向二:帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
1.三種場(chǎng)的比較
2.分析的基本思路
(1)弄清疊加場(chǎng)的組成。
(2)進(jìn)行受力分析,確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合。
(3)畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
①由于洛倫茲力的大小與速度有關(guān),帶電粒子在含有磁場(chǎng)的疊加場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)一定為勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件列式求解。
②當(dāng)帶電粒子在疊加場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),一定是電場(chǎng)力和重力平衡,洛倫茲力提供向心力,應(yīng)用平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律分別列方程求解。
③當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解。
考向三:帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是指粒子從電場(chǎng)到磁場(chǎng)或從磁場(chǎng)到電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)。通常按時(shí)間的先后順序?qū)⒘W拥倪\(yùn)動(dòng)過(guò)程分成若干個(gè)小過(guò)程,在每一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中從粒子的受力性質(zhì)、受力方向和速度方向的關(guān)系入手,分析粒子在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng),在磁場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)。
1.分析思路
2.解題關(guān)鍵
從一個(gè)場(chǎng)射出的末速度是進(jìn)入另一個(gè)場(chǎng)的初速度,因此兩場(chǎng)界面處的速度(大小和方向)是聯(lián)系帶電粒子在兩場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的橋梁,因此求解速度是重中之重。
01 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)
1.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)棒OO′在豎直面內(nèi)垂直磁場(chǎng)方向放置,細(xì)棒與水平面間的夾角為α,一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)A套在OO′棒上,圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且μ0的區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),在y

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