高考物理二轮复习专项1模型突破专题5电磁偏转模型高分突破学案

1、模型5电磁偏转模型12模型统计真题模型考查角度真题模型LIh-（2018 全国卷 I T 25）(2018 全国卷川T 24)考查带电粒子在组合场中做类平抛运动和匀速圆周运动问题的“电磁偏转模型”考查带电粒子在电场 中加速，在磁场中做 匀速圆周运动问题的“电磁偏转模型”7* 1（2018 全国卷 n T 25）（2016 全国卷 I T 15）考查角度 考查带电粒 子在组合场 中做类平抛 运动和匀速 圆周运动问 题的“电磁 偏转模型” 考查应用功 能关系和牛 顿运动定律 解决带电粒 子在电场中 加速、在匀 强磁场中偏 转等综合问 题的“电磁 偏转模型”X x M X x X X(2017 全国

2、卷川T 24)动规律进行求解分析.2. 带电粒子在匀强磁场中运动的模型解答关键是画粒子运动轨迹的示意图，确定圆心，半径及圆心角.此类问题的解题思路是：(1) 画轨迹：即确定圆心，用几何方法求半径并画出运动轨迹.(2) 找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、入射方向、出射方向相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系.(3) 用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式.3. 带电粒子在复合场中运动问题的模型(即进行运动分段)，明(1) 正确分析受力：除重力、弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析.(2) 正确分析物体的运动状态：根据时间先后顺序

3、分析运动过程确每阶段的运动性质.找出物体的速度、位置及其变化特点，如果出现临界状态，要分析临 界条件，带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况.(3) 应用牛顿运动定律、圆周运动的知识和动能定理解决粒子运动的问题.模型突破考向1带电粒子在电场中运动的模型典例1(2018 四川雅安三诊)如图1所示，光滑绝缘水平面上方存在电场强度大小为E、方向水平向右的匀强电场.某时刻将质量为m带电量为一q的小金属块从 A点由静止释放，经时间t到达B点，此时电场突然反向且增强为某恒定值，又经过时间t小金属块 回到A点.小金属块在运动过程中电荷量保持不变.求:(1) A B两点间的距离;(2) 电场反

4、向后匀强电场的电场强度大小.【解析】(1)设t末和2t末小金属块的速度大小分别为V1和V2,电场反向后匀强电场的电场强度大小为 E,小金属块由A点运动到B点过程Eqa =m1x= gat联立解得x =貝22m(2) Vi = ait解得Vi= tm小金属块由B点运动到A点过程a2=卑1 2 x= V1t + a2t联解得Ei= 3E.【答案】島2 (2)3 E教艸竄曳 (2018 贵州适应性考试)如图所示，一重力不计的带电粒子从平行板电容 器的上极板左边缘处以某一速度沿极板方向射入电容器若平行板电容器所带电荷量为Q,该粒子经时间该粒子经时间t1恰好打在下极板正中间，若平行板电容器所带电荷量为t

5、2恰好沿下极板边缘飞出不考虑平行板电容器的边缘效应，求两种情况下:(1)粒子在电容器中运动的时间tl、t2之比;1、(2)电容器所带电荷量 Q、Q之比.x【解析】(1)设粒子在极板间的运动时间为t，沿极板方向的位移为 x，则：t = 即由条件可知：t1 1= 2 设电容器电容为 C,极板间电压 U,极板间距d,极板间场强为 E,则:QU= CE= d粒子的加速度a=晋d= |at2解得Q=Qti 1 Q 4【答案】(1)仁=2(2)Q= 1考向2带电粒子在匀强磁场中运动的模型典例2(2018 重庆江津中学月考)如图2所示，第四象限内有互相垂直的匀强电3场E与匀强磁场 B, E的大小为0.5 X

6、 10 V/m, Bi大小为0.5 T;第一象限的某个矩形区域内， 有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2，磁场的下边界与 x轴重合.一质量 m= 1 X 10 14kg、电荷量q= 1X 10 tC的带正电微粒以某一速度v沿与y轴正方向60角从M点沿直线运动，经P点即进入处于第一象限内的磁场B2区域一段时间后，微粒经过y轴上的N点并与y轴正方向成60角的方向飞出.M点的坐标为(0, 10 cm) , N点的坐标为(0, 30 cm)，不计微粒重力.(1) 请分析判断匀强电场 E的方向并求出微粒的运动速度v;(2) 匀强磁场Ba的大小为多大；(3) E2磁场区域的最小面积为多少？【解析】 (1)粒子

7、重力忽略不计，微粒在第四象限 内仅受电场力和洛伦兹力，且微粒做直线运动，速度的变 化会引起洛伦兹力的变化，所以微粒必做匀速直线运 动这样，电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，由左 手定则可知，粒子所受的洛伦兹力方向与微粒运动的方向 垂直斜向上，即与y轴负方向成30角斜向上，则知电场 E的方向与微粒运动的方向垂直，即与y轴负方向成30角斜向下.由力的平衡条件得：Eq= Bqv，代入数据解得：v = 1 X 10 3m/s.(2)画出微粒的运动轨迹如图.R=由几何关系可知粒子在第一象限内做圆周运动的半径为:微粒做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,由牛顿第二定律得：2qvBa= mR，代入数据解得：B

8、2=由几何关系易得：PD= 2FSin 60，代入数据解得：PD= 0.2 m ,由图可知，磁场 庄的最小区域应该分布在图示的矩形PAC内.PA=尺1 cos 60 )=故所求磁场的最小面积:S= PD-PA= 2 X 嚼=爲.3【答案】(1)10 m/sy3 2拔m速度选择器两板间电压为U相距为d,板间有垂直纸面向里、磁感应强度为 B的匀强磁场；在紧靠速度选择器右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形磁场区域半径为 R. 一质量为m电荷量为q的带正电的粒子在速度选择器中做直线运动，从M点沿圆形磁场半径方向进入磁场，然后从N点射出，0为圆心，/ M0曲120,粒

9、子重力可忽略不计求:(1)粒子在速度选择器中运动的速度大小;(2)圆形磁场区域的磁感应强度B的大小;qvB0 = qE= qU(3)粒子在圆形磁场区域的运动时间.【解析】(1)粒子在速度选择器中做直线运动，由力的平衡条件得U解得：v=dU0.(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示:设其半径为由向心力公式得:2mv qvB=R由几何关系得：-=tan 30r联立解得：BmUWmU=3qRdB=3qRdB.（3）粒子在磁场中运动周期为:qB根据几何关系可知粒子在磁场中的圆心角为60,联立以上可得运动时间为:60 t =1 = 3601：3 n RdBI U-J3mUJ3 n RdBdB03

10、qRdB 前-带电粒子在组合场、复合场中运动问题的模型（2018 百校联盟4月联考）如图3甲所示，空间存在着正交的匀强电场和匀63U【答案】考向3典例3强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里.在t =0时刻，一质量为 m电荷量大小为q的带正电粒子在 O点垂直于电场、磁场以初速度Vo竖直向上射入正交的电场和磁场，开始时，粒子向上做一段直线运动，不计粒子受到的重力.电场强度的变化规律如图的*乙所示（吕未知）.磁场的磁感应强度变化规律如图丙所示，求：(1) 电场强度 曰的大小及粒子开始时做直线运动的位移大小；(2) t = 3to时刻，粒子离 O点的距离及粒子的速度大小.【解析】(1)结合

11、图乙、丙可知，0to时间内，粒子做直线运动，设磁感应强度大小n m为 B0 =，则有：qE) = qvoBOqt o口n mv解得：曰=茁粒子在这段时间内向上直线运动的位移大小为Xo= Voto.2Vo qvoBo= mR(2)在to2to时间内，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得:”Vot o 解得：R= n2 n m粒子在磁场中匀速运动的周期为T=qB = 2t o因此粒子在这段时间里刚好运动半周在2to3to时间内,粒子做类平抛运动，粒子沿电场方向运动的加速度为qEjn Voa= m = t o竖直方向的位移为yi= vot o= xo水平方向的位移为1 2 1x = -ato

12、 = n vot o2 2因此在t = 3t o时刻，粒子离 O点的距离为s = x 2R= 2voto沿电场方向的速度为Vx= ato=n vo故粒子的速度大小为V =寸vo+ V = 71 +n 2Vo.n 2,2Vot o (2) Vot o 1 +n Vo2 nv宀、n mv【答案】(1)qt o敦加荻去 (2o18 东莞模拟)如图所示，直角坐标系仅第一象限有沿y轴负方向的匀强电场，场强为 E,仅在第二象限有垂直坐标轴平面向里的匀强磁场，在x轴上有一无限长平板，在(o , L)处有一粒子发射源S,粒子发射源可向坐标轴平面内的各个方向发射速度可变化的同种粒子，粒子质量为m带电量为q.已知

13、当沿x轴负方向发射粒子的速度大小为Vo时，粒子恰好垂直打到平板上，不计粒子的重力.X X x X 1X X X X xxxX X X XX X X XX X X X厲011 1I（1）只改变发射源在坐标轴平面内发射粒子的方向（仅向y轴左侧发射），若粒子打在x轴负半轴上，求带电粒子在磁场中运动的最短时间；（2）只改变发射源在坐标轴平面内发射粒子的速度大小（方向仍沿x轴负方向），要使带电粒子打在x轴正半轴上的距离最远，求发射速度的大小.【解析】（1）根据题意和粒子的运动轨迹可知，带电粒子带正电且在磁场中的轨道半2L径为R= L,由洛伦兹力提供向心力Bvoq= mR，解得qB= L，带电粒子打到 o点时（对应路程n最短）在磁场中运动时间最短，运动轨迹对应的圆心角为0=33可得运动的最短时间t = nL.3vo（2）设粒子发射速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力可得R=弓，粒子打在平板上 x轴右侧，则2FL，即v v如在电场中运动L 2R= qatx= vt求导可知，当v= 3V0时，x有最大值，带电粒子打到平板落点的最右端.n L 1【答案】臥尹考查带电粒子在有界 磁场中的圆周运动规 律、粒子的运动轨迹, 以及应用平面几何