学习资料组合场与复合场问题.ppt
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高中物理带电粒子在组合场和复合场中的运动优秀课件
向成45°角,不计粒子所受的重力。求:
甲
(1)电场强度E的大小。
(2)粒子到达a点时速度的大小和方向。
(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值。
0 2
(1)
2ℎ
(2) 2v0
方向指向第Ⅳ象
限与 x 轴正方向成 45°角
2 0
(3)
答
案 解
析
关键能力
题型一
解 析
带电粒子在组合场中的运动问题
题型二
带电粒子在叠加场中的运动问题
【例 2】在竖直平面直角坐标系 xOy 内,第Ⅰ象限存在沿 y 轴正方向的匀强电场 E1,第Ⅲ、Ⅳ
象限存在沿 y 轴正方向的匀强电场 E2(E2=
),第Ⅳ象限内还存在垂直于坐标平面向外的匀强
磁场 B1,第Ⅲ象限内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场 B2。一带正电的小球(可视为质点)
。
关键能力
题型一
解 析
带电粒子在组合场中的运动问题
2π
(3)粒子在磁场中运动的周期 T=
1
5
5π
8
4
第一次经过 x 轴的时间 t1= T=
在电场中运动的时间 t2=2t=
2π
=
2( 2+1)m
从第二次经过 x 轴到第三次经过 x 轴的时间
3
3π
t3=4T= 2
则总时间 t 总=t1+t2+t3=
动。A、C两点间距离为h,重力加速度为g。
(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vC。
(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf。
(3)假设D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下
带电粒子在组合场、复合场中的运动幻灯片
2①
由①式解得
时洛伦兹力不做功
v2=2
qEd ②
m
粒子在第 2 层磁场中受到的洛 伦兹力充当向心力
qv2B=mvr222③ 由②③式解得
r2=B2
mEd ④ q
命题热点一
专题三
命题热点二
第8讲 带电粒子在组合场、复合场中的运动
核心梳理
高频考点
新题演练
命题热点三
命题热点四
-10-
步骤 2:研究粒 子在第 n 层磁场
专题三
第8讲 带电粒子在组合场、复合场中的运动
核心梳理
高频考点
新题演练
-7-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
命题热点四
典例剖析
【例1】 (2015·天津理综,12)现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的 运动。真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,电场与磁 场的宽度均为d。电场强度为E,方向水平向右;磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。 电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。一个质量为m、电荷量为q的带 正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动, 不计粒子重力及运动时的电磁辐射。
专题三
第8讲 带电粒子在组合场、复合场中的运动
核心梳理
高频考点
新题演练
-9-
命题热点一
命题热点二
命题热点三
命题热点四
规范解答
运动阶段
步骤 1:研究粒 子在第 2 层磁 场中运动
运动分析
定量关系
由动能定理,有
(1)粒子在进入第 2 层磁场时,经 过两次电场加速,中间穿过磁场
2qEd=1
2
������v2
《高三复习复合场》课件
概念和定义
解释电磁波的基本概念和定义。
特性和光
讨论电磁波的特性，并说明与光 的关系。
传播
介绍电磁波的传播方式和规律。
总结
回顾本次课程的重要概念和公式，总结要点，并提出问题以引导下一步的学习计划。
参考资料
以下是本次课程使用的教材、文献等参考资料： • 教材《物理学导论》 • 《电磁场与电磁波》论文 • 《高中物理学习指南》 • 其他相关文献和网址
场模型
我们将介绍各种场模型，包括静电场、磁场和电 势场，并解释它们的定义和性质。
实例演示
通过简单的电场指的是由静止的电荷所产生的电场。我们将介绍静电场的定义、高斯定理以及其在真实世界中的应用。
1
定义
讲解静电场的基本概念和性质。
高斯定理
2
介绍高斯定理，并讨论其在静电场中的
磁场
磁场是由电流、电荷和磁性物质引起的力的作用区域。我们将介绍磁场的概念、安培定理和毕奥-萨伐尔定律， 以及电磁感应的原理。
1 概念和定义
讲解磁场的基本概念和性 质。
2 安培定理和毕奥-萨
伐尔定律
3 电磁感应
介绍电磁感应的原理和应
解释安培定理和毕奥-萨伐
用。
尔定律，并说明其应用。
电磁波
电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的传播能量的波动现象。我们将介绍电磁波的概念、特性以及与光的关 系。
《高三复习复合场》PPT 课件
本PPT课件将引导您深入了解复合场的概念和应用，帮助您更好地理解和掌握 高三复习的重要内容。
引言
本次课程的目标是介绍复合场，并探讨其在物理学中的重要性和应用。我们将深入讨论静电场、电势场、磁场 和电磁波等概念。
什么是复合场
学习资料组合场与复合场问题
学习资料组合场与复合场问题在学习的过程中，我们经常会遇到需要组合各种不同类型的资料进行综合分析和解决问题的情况。
这一过程中，我们需要运用到组合场和复合场的概念和方法来进行有效的学习和研究。
本文将从理论和实践的角度来探讨学习资料的组合场与复合场问题，帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、组合场问题组合场问题是指需要将不同类型的学习资料进行组合和整合，以求得全面深入的学习效果。
在解决组合场问题时，我们需要运用多种学习工具和学习资料，并将它们进行有机的组合和协调。
下面将介绍一些常见的组合场问题及其解决方法。
1. 资料的分类与筛选面对大量的学习资料，我们需要将其进行分类和筛选。
首先，我们可以根据学习主题或者问题的特点，将资料划分为不同的类别。
然后，我们需要对每个类别中的资料进行筛选，选取与目标最相关的、质量最好的资料。
这样，我们可以将不同类别中的优质资料组合在一起，提供更全面和准确的学习素材。
2. 资料的整合与分析在组合场问题中，我们需要整合和分析来自不同来源的学习资料。
这需要我们运用到有效的学习方法和工具，例如概念图、思维导图等。
通过将不同资料中的相关内容相互联系起来，我们可以获得更全面和深入的理解。
同时，通过对不同资料的分析比较，我们可以发现其中的相似之处和差异之处，进一步提升学习的效果。
二、复合场问题复合场问题是指需要将不同领域的学习资料相互结合和运用，以求得创新和综合的解决方案。
在解决复合场问题时，我们需要将不同领域的知识融会贯通，并发挥出其互补的作用。
下面将介绍一些常见的复合场问题及其解决方法。
1. 跨学科的应用复合场问题往往需要我们将多个学科领域的知识相互结合。
例如，在解决环境问题时，我们既需要了解生态学的概念和原理，又需要掌握物理学、化学等相关学科的知识。
这就需要我们具备跨学科的应用能力，将不同学科的知识进行整合和运用，以求得创新和有效的解决方案。
2. 资料的跨领域整合在复合场问题中，我们需要整合来自不同领域的学习资料。
《高考物理之复合场》课件
复合场的应用
电荷运动情况
复合场可以帮助我们理解电荷 在电场中的运动情况，从而更 好地研究电荷的行为。
磁通量计原理
复合场的应用之一是磁通量计， 其原理依赖于对磁场中磁偶极 子的测量。
分子极矩测定
复合场可以用于测定分子的极 矩，帮助我们了解分子的结构 和性质。
复合场的数学描述
1
Maxwell方程组
Maxwell方程组是描述电磁场的基本方程，提供了复合场数学描述的基础。
电偶极子
1 定义和性质
电偶极子是由两个等大、异号电荷组成，具有一定的电荷数和距离，其性质会影响其在电场中的受力 和势能。
磁偶极子
1 定义和性质
，其性质会影响其在 磁场中的受力和势能。
电四极子和磁四极子
1 电四极矩和磁四极矩
电四极矩和磁四极矩是由四个电荷或磁极构成，其性质在复合场研究中起到重要作用。
《高考物理之复合场》 PPT课件
欢迎大家来到《高考物理之复合场》的课件！今天我们将探索复合场的概念、 意义以及应用领域，希望通过本课件能够帮助大家更好地理解和应用复合场。
复合场的概念及意义
电荷分布的影响
复合场反映电荷分布对空间中电场或磁场的影响，揭示了电荷在空间中的作用。
叠加原理
复合场的叠加原理使我们能够分解和组合不同电场或磁场，更好地研究复杂场的行为。
2
数学描述
通过数学方程，我们可以准确地描述复合场的强度、分布以及相互作用规律。
小结与展望
基本概念和性质
复合场的基本概念和性质为 我们理解电磁场提供了重要 的理论基础。
应用领域和数学描述
复合场的应用涉及电荷运动、 磁通量计等领域，数学描述 为我们深入研究复合场提供 了工具。
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动.ppt
(1)要使粒子离开磁场时的速度方向与 x 轴平行，求电场强度 E0 的大 小；
(2)若电场强度 E＝23E0，粒子仍从 A 点由静止释放，求粒子离开磁场 后经过 x 轴时的位置与原点的距离．
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
考向1 带电粒子在组合场中的运动
粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径 r＝ 33R，又 Bqv＝mvr2，可求得mq ＝ R62UB2，故选项 C 正确．
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
考向1 带电粒子在组合场中的运动
2．(2019 福建漳州模拟)[中]如图，在 x 轴下方的区域内存在方向与 y 轴正方向相同的匀强电场．在 x 轴上方以原点 O 为圆心、半径为 R 的 半圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于 xOy 平面并指向纸面外， 磁感应强度为 B.y 轴负半轴上的 A 点与 O 点的距离为 d，一质量为 m、 电荷量为 q 的带正电粒子从 A 点由静止释放，经电场加速后从 O 点射入 磁场．粒子重力不计．
A．小球能越过 d 点并继续沿环向上运动 B．当小球运动到 d 点时，不受洛伦兹力 C．小球从 d 点运动到 b 点的过程中，重力势能减小，电势能减小 D．小球从 b 点运动到 c 点的过程中，经过弧 bc 中点时速度最大
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
考向2 带电粒子在复合场中的运动
4．(2019 福建福州第二次联考)[中]如图，竖直平面内，两竖直虚线 MN、PQ 间(含 边界)存在竖直向上的匀强电场和垂直于竖直平面向外的匀强磁场，MN、PQ 间距为 d， 电磁场上下区域足够大．一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球从左侧进入电磁场， 初速度 v 与 MN 夹角 θ＝60°，随后小球做匀速圆周运动，恰能到达右侧边界 PQ 并从左 侧边界 MN 穿出．不计空气阻力，重力加速度为 g.求：
(2)若电场强度 E＝23E0，粒子仍从 A 点由静止释放，求粒子离开磁场 后经过 x 轴时的位置与原点的距离．
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
考向1 带电粒子在组合场中的运动
粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径 r＝ 33R，又 Bqv＝mvr2，可求得mq ＝ R62UB2，故选项 C 正确．
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
考向1 带电粒子在组合场中的运动
2．(2019 福建漳州模拟)[中]如图，在 x 轴下方的区域内存在方向与 y 轴正方向相同的匀强电场．在 x 轴上方以原点 O 为圆心、半径为 R 的 半圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于 xOy 平面并指向纸面外， 磁感应强度为 B.y 轴负半轴上的 A 点与 O 点的距离为 d，一质量为 m、 电荷量为 q 的带正电粒子从 A 点由静止释放，经电场加速后从 O 点射入 磁场．粒子重力不计．
A．小球能越过 d 点并继续沿环向上运动 B．当小球运动到 d 点时，不受洛伦兹力 C．小球从 d 点运动到 b 点的过程中，重力势能减小，电势能减小 D．小球从 b 点运动到 c 点的过程中，经过弧 bc 中点时速度最大
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
二轮专题突破+考前集训 物理
专题11 带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动
考向2 带电粒子在复合场中的运动
4．(2019 福建福州第二次联考)[中]如图，竖直平面内，两竖直虚线 MN、PQ 间(含 边界)存在竖直向上的匀强电场和垂直于竖直平面向外的匀强磁场，MN、PQ 间距为 d， 电磁场上下区域足够大．一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球从左侧进入电磁场， 初速度 v 与 MN 夹角 θ＝60°，随后小球做匀速圆周运动，恰能到达右侧边界 PQ 并从左 侧边界 MN 穿出．不计空气阻力，重力加速度为 g.求：
5、复合场之组合场问题
vy
临界情况：d R(1 cos )
∴粒子穿越磁场不返回电场中的 条件为：
(1 2 )mv0 d qB
什么是组合场？叠加场？
× × ×B ×
A
y
y
E
× ×0 × ×x
E
b
y ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ E x
x O C
e
a
v0
d
O
P
l
复合场中对于电场和磁场可以分为 组合场与叠加场两种情况： 一、组合场：即电场与磁场有明 显的界线，带电粒子分别在两个区域 内做两种不同的运动，即分段运动， 该类问题运动过程较为复杂，但对于 每一段运动又较为清晰易辨，往往这 类问题的关键在于分段运动的连接点 时的速度，其有承上启下的作用.
叠加场：即在同一区域内同时有电
场和磁场，此类问题看似简单，受力不复杂，
需仔细分析其运动，这对于学生的空间想象 和逻辑思维能力要求较高；
一.直线和圆
O1
r
r
O4
r
S O
r
r
O2
r r r
O3
•二.抛物线和圆
－
E
vy θ
－
v
R
B
v0
－
θ
O R
(－L,0)
d
如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感 应强度为B的匀强磁场，y轴为两种场的分界面，图中 虚线为磁场区域的右边界，现有一质量为，电荷量为q的带电粒子从电场中坐标位置（－L，0）处，以初 2 m v0 速度ν0，沿x轴正方向运动，且已知 L 。试求： qE 使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，磁场 的宽度d应满足的条件.(粒子的重力不计)
解：带电粒子在电场中做类平抛运动。设粒子进入磁场 时粒子的速度大小为ν，速度方向与y轴夹角为θ，有：
组合场与复合场问题
高考专题——组合场与复合场
什么是组合场？复合场？
y
× × ×B×
y E
A
×
×0
×
× x
x
O
C
E
b
y
B E
e v0
d
x
a
O
P
l
• 一.直线和圆的综合
O1 r r
r
r O4 r
S O
r
O2 r
r O3
• 二.抛物线和圆的综合
E
－
(－L,0)
vyθ
vB
－ R v0
θ
OR
－
d
如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应 强度为B的匀强磁场，y轴为两种场的分界面，图中虚 线为磁场区域的右边界，现有一质量为，电荷量为-q 的带电粒子从电场中坐标位置（－L，0）处，以初速 度求：ν使0，带沿电x轴粒正子方能向穿运越动磁，场且区已域知而L不再mqv返E02 回电场。中试， 磁场的宽度d应满足的条件.(粒子的重力不计)
× ×
＋
B×
×E
× ×
×f × E N× ＋ EB×qqV B× mg ×
由牛顿第二定律得
× f × E 竖直方向：mg-f=ma
N× B×
＋
mg
EB××qqV
水平方向：N=Eq＋BqV
f=μN
a=
mg-μ（qE m
＋qVB）
当V=0时，a最大=
mg- μqE m
=g-
μqE m
当a=0时，V最大=μmqBg
-
E B
[例2]如图所示，质量为0.04g的
带有正电荷q为10-4C的小球用长度为0.2m
什么是组合场？复合场？
y
× × ×B×
y E
A
×
×0
×
× x
x
O
C
E
b
y
B E
e v0
d
x
a
O
P
l
• 一.直线和圆的综合
O1 r r
r
r O4 r
S O
r
O2 r
r O3
• 二.抛物线和圆的综合
E
－
(－L,0)
vyθ
vB
－ R v0
θ
OR
－
d
如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应 强度为B的匀强磁场，y轴为两种场的分界面，图中虚 线为磁场区域的右边界，现有一质量为，电荷量为-q 的带电粒子从电场中坐标位置（－L，0）处，以初速 度求：ν使0，带沿电x轴粒正子方能向穿运越动磁，场且区已域知而L不再mqv返E02 回电场。中试， 磁场的宽度d应满足的条件.(粒子的重力不计)
× ×
＋
B×
×E
× ×
×f × E N× ＋ EB×qqV B× mg ×
由牛顿第二定律得
× f × E 竖直方向：mg-f=ma
N× B×
＋
mg
EB××qqV
水平方向：N=Eq＋BqV
f=μN
a=
mg-μ（qE m
＋qVB）
当V=0时，a最大=
mg- μqE m
=g-
μqE m
当a=0时，V最大=μmqBg
-
E B
[例2]如图所示，质量为0.04g的
带有正电荷q为10-4C的小球用长度为0.2m
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精心整理
18
L
R y
由图可知R=
L 4
在磁场中：f洛=f向
即
BqV=
mv2 Rຫໍສະໝຸດ 所以V=BqR m
=
BqL 4m
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19
L R
y
得
粒子在电场中每一次 的最大位移设为y，
由动能定理Eqy=12 mv2
y=
mv2 2Eq
=
m（BqL/4m）2 2Eq
第3次到达轴时，粒子运动的总路程 为一个周期和两个位移的长度之和：
× ×C × 绳子拉力T'，洛仑兹力f，其合
mg
力为向心力，则
f
T'
-f-mg=
mv2 L
即 T' =mLv2＋mg ＋BqV
代入数据得T'=5精.心4整×理 10-4（N）
25
y
解析：粒子在磁场中的运
× × ×B× 动为匀速圆周运动，在电
×
×0
×
×
x
场中的运动为匀变速直线 运动。画出粒子运动的过
E 程如图所示：
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L
由图可知粒子在磁
R
场中运动半个周期
y
后第一次通过x轴进
入电场，做匀减速
运动至速度为零，再反向做匀加速直线运动， 以原来的速度大小反方向进入磁场。这就是 第二次进入磁场，接着粒子在磁场中做圆周 运动，半个周期后第三次通过x轴。
S=2πR＋2y=
πL 2
＋ qB2L2 16mE
精心整理
20
2.如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球， 其质量为m，带电量为＋q，小球可在棒上 滑动，将此棒竖直放在互相垂直，且沿水平
方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度为 E，磁感应强度为B，小球与棒的动摩擦因 数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速 度和最大速度？（设小球电量不变）
9
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10
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11
• 二.抛物线和圆的综合
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E
－
(－L,0)
vyθ
vB
－ R v0
θ
OR
－
d
如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感 应强度为B的匀强磁场，y轴为两种场的分界面，图中 虚线为磁场区域的右边界，现有一质量为，电荷量为q的带电粒子从电场中坐标位置（－L，0）处，以初 速使度带电ν0，粒沿子x能轴穿正越方磁向场运区动域，而且不已再知L返回mqv电E02 场。中试，求磁：场
-
E B
22
[例2]如图所示，质量为0.04g的带有
正电荷q为10-4C的小球用长度为0.2m的
丝线悬挂在匀强磁场中，磁感应强度B为
0.5T，方向指向纸内，小球在磁场内做
摆动，当它到达最高点A时，丝线偏离
竖直方向30°角，试问：
×
×
×
（1）小球在A点时受到哪几 个力的作用？
× θ×θ × 解析：小球在A点时受到两
高考专题——组合场与复合场
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1
什么是组合场？复合场？
y
× × ×B×
y E
A
×
×0
×
×
x
x
O
C
y O
E
B E x
P
b e a
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v0 l
d
2
• 一.直线和圆的综合
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3
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4
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5
O1 r r
r
r O4 r
S O
r
O2 r
r O3
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8
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的宽度d应满足的条件.(粒子的重力不计)
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13
解：带电粒子在电场中做类平抛运动。设粒子进入磁场
时粒子的速度大小为ν，速度方向与y轴夹角为θ，有：
vy
at
qE L m v0
v0
v
v2 x
v
2 y
2v0
cos vy 2
v2
粒子在磁场中做圆周运动，有： R mv 2mv0 qB qB
V= 2gL（1-cosθ)
则:
T=
mv2 L
＋mg-BqV
代入数据得精心整:T理 =4.7×10-4(N) 24
（3）小球向左经过最低点C时， × × × 丝线受力的大小和方向如何？
× θ×θ × 解:小球从D点运动到C点时速度
×A
×T'
×D
与从A点运动到C点时大小相同， 此时，小球受到的力有重力mg、
× ×
＋
B×
×E
× ×
×f × E
N× ＋ EB×qqV
× × B
精心整理
mg
21
由牛顿第二定律得
×f N× ＋
× EB×qqV
E 竖直方向：mg-f=ma
B× mg × 水平方向：N=Eq＋BqV
f=μN
a=
mg-μ（qE m
＋qVB）
当V=0时，a最大=
mg- μqE m
=g-
μqE m
当a=0时，V最大=μm精q心B整g理
×A ×
× ×C
×D ×
个力作用，即重力mg和丝线
拉力T精心。整理
23
× × × （2）小球向右经过最低点C时，
×
θ×θ
丝线受力的大小和方向如何？
×
解：小球从A点运动到C点
×A ×
f
×T
×C
mg
×D ×
时，受到的力有重力mg、丝
线拉力T、洛仑兹力f，其合力
为向心力，即
T＋f-mg=
mv2 L
上式中速度V可由机械能守恒定律解得
临界情况：d R(1 cos )
∴粒子穿越磁场不返回电场中的 d (1 2)mv0
条件为：
精心整理
qB
14
精心整理
15
精心整理
16
1：如图所示，在x轴上方有匀强磁场， 磁感强度为B，下方有场强为E的匀强电场， 有一质量为m，带电量q为的粒子，从坐标0 沿着y轴正方向射出。射出之后，第3次到达 x轴时，它与点0的距离为L。求此粒子射出 时的速度和运动的总路程S（重力不计）