高考物理狀元謀略八復(fù)合場(chǎng)綜合題型

1、復(fù)合場(chǎng)綜合題型帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是歷年高考的重點(diǎn)，考查的難度較大，題型有選擇題和計(jì)算題。帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,往往綜合性較強(qiáng)、物理過(guò)程復(fù)雜.在分析處理該部分的問(wèn)題時(shí),要充分挖掘題目的隱含信息,利用題目創(chuàng)設(shè)的情景,對(duì)粒子做好受力分析、運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,培養(yǎng)空間想象能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題的能力.一關(guān)于復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題，常見(jiàn)的高考考查點(diǎn)有：(1)帶電粒子在順序場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)或重力場(chǎng)依次出現(xiàn))中運(yùn)動(dòng)，往往與圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。(2)帶電粒子在疊加場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)或重力場(chǎng)在同一空間出現(xiàn))中運(yùn)動(dòng)，往往與牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合，有時(shí)涉及動(dòng)能定理和能量問(wèn)題。(3)帶電

2、粒子在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，如回旋加速器、質(zhì)譜儀、磁流量計(jì)、速度選擇器等。二、特別提示：1研究帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí),首先要明確各種不同力的性質(zhì)和特點(diǎn);其次要正確地畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡,再選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律求解.2電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)分別是利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)(運(yùn)動(dòng))電荷產(chǎn)生電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用,控制其運(yùn)動(dòng)方向和軌跡.兩類運(yùn)動(dòng)的受力情況和處理方法差別很大,要首先進(jìn)行區(qū)別分析,再根據(jù)具體情況處理.三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分類1帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中無(wú)約束情況下的運(yùn)動(dòng)2.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電體在復(fù)合場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下,常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)解題要通過(guò)受力

3、分析明確變力、恒力做功情況,并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn),用動(dòng)能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出結(jié)果.3.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界值問(wèn)題由于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中受力情況復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)情況多變,往往出現(xiàn)臨界問(wèn)題,這時(shí)應(yīng)以題目中的“最大”、“最高”、“至少”等詞語(yǔ)為突破口,挖掘隱含條件,根據(jù)臨界條件列出輔助方程,再與其他方程聯(lián)立求解.四、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析1.弄清復(fù)合場(chǎng)的組成,一般有磁場(chǎng)、電場(chǎng)的復(fù)合;磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合;磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)三者的復(fù)合.2.正確受力分析,除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜電力和磁場(chǎng)力的分析.3.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.4.對(duì)

4、于粒子連續(xù)通過(guò)幾個(gè)不同情況場(chǎng)的問(wèn)題,要分階段進(jìn)行處理.轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度往往成為解題的突破口.五、畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.(1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)受力平衡列方程求解.(2)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解.(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.(4)對(duì)于臨界問(wèn)題,注意挖掘隱含條件.經(jīng)典例題特殊方法揭秘：例題1：考查帶電粒子在電磁場(chǎng)中的一般運(yùn)動(dòng)1. 在粒子物理學(xué)的研究中，經(jīng)常用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)控制或者改變粒子的運(yùn)動(dòng)。一粒子源產(chǎn)生離子束，已知離子質(zhì)量為m，電荷量為+e 。不計(jì)離子重力以及離子間的相互

5、作用力。在速度選擇器的上極板中間開(kāi)一小孔，如圖所示。將粒子源產(chǎn)生的離子束中速度為0的離子，從上極板小孔處釋放，離子恰好能到達(dá)下極板。求離子到達(dá)下極板時(shí)的速度大小v，以及兩極板間的距離d。例題2：考查帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)如圖所示，水平放置的兩個(gè)正對(duì)的帶電金屬板MN、PQ間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在a點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的微粒，釋放后微粒沿曲線acb運(yùn)動(dòng)，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度為零，c點(diǎn)是曲線上離MN板最遠(yuǎn)的點(diǎn)。已知微粒的質(zhì)量為m，電荷量為q，重力加速度為g，不計(jì)微粒所受空氣阻力，則下列說(shuō)法中正確的是 A微粒在a點(diǎn)時(shí)加速度方向豎直向下 B微粒在c點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能

6、最大C微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速率為 D微粒到達(dá)b點(diǎn)后將沿原路徑返回a點(diǎn)六、例題賞析：1如圖8所示, 空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng).左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向水平向右,電場(chǎng)寬度為L(zhǎng);中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外;右側(cè)區(qū)域?yàn)榇怪奔埫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場(chǎng)的左邊緣的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),穿過(guò)中間磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域后,又回到O點(diǎn),然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程.求:(1)中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d.(2)帶電粒子從O點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一次回到O點(diǎn)所用時(shí)間t.2如圖15所示,空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向

7、里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一帶電粒子在電場(chǎng)力和洛倫茲力共同作用下,從靜止開(kāi)始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零,C為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn),不計(jì)重力,則()A.該粒子必帶正電荷B.A、B兩點(diǎn)位于同一高度C.粒子到達(dá)C時(shí)的速度最大D.粒子到達(dá)B點(diǎn)后,將沿原曲線返回A點(diǎn)3（2014全國(guó)新課標(biāo)1）【題號(hào)：3200000024】 如圖，O、A、B為同一豎直平面內(nèi)的三個(gè)點(diǎn)，OB沿豎直方向，BOA=600（1）無(wú)電場(chǎng)時(shí)，小球到達(dá)A 點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與初動(dòng)能的比值；（2）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向.4多選(2015·西城區(qū)高三檢測(cè))空間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)點(diǎn)以垂直于磁場(chǎng)方向的速度v0進(jìn)

8、入該磁場(chǎng)，在飛出磁場(chǎng)時(shí)高度下降了h。重力加速度為g。則下列說(shuō)法正確的是()A帶電質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力可能向上B帶電質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力一定向下C帶電質(zhì)點(diǎn)飛出磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為v0D帶電質(zhì)點(diǎn)飛出磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為 5(2015·泰安質(zhì)檢)如圖甲所示，粗糙的足夠長(zhǎng)的豎直木桿上套有一個(gè)帶正電的小球，整個(gè)裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的足夠大的復(fù)合場(chǎng)中，小球由靜止開(kāi)始下滑，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球的v t圖象如圖乙所示，其中正確的是()6(2015·東城區(qū)檢測(cè))如圖甲所示，兩個(gè)平行金屬板正對(duì)放置，板長(zhǎng)l10 cm，間距d5 cm，在兩板間的中線OO

9、的O處一個(gè)粒子源，沿OO方向連續(xù)不斷地放出速度v01.0×105 m/s的質(zhì)子。兩平行金屬板間的電壓u隨時(shí)間變化的u t圖線如圖乙所示，電場(chǎng)只分布在兩板之間。在靠近兩平行金屬板邊緣的右側(cè)分布有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B×103 T，方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)邊緣MN與OO垂直。質(zhì)子的比荷取1.0×108 C/kg，質(zhì)子之間的作用力忽略不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是()A有質(zhì)子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間是0.15 sB質(zhì)子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是0.10 sC質(zhì)子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑是0.5 mD質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度是v0的 倍72016江蘇15. 【題號(hào)：32

10、00003104】（16分）回旋加速器的工作原理如題15-1圖所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m，電荷量為+q，加在狹縫間的交變電壓如題15-2圖所示，電壓值的大小為Ub。周期T=。一束該粒子在t=0- 時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零。現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)，不考慮粒子間的相互作用。求：（1）出折粒子的動(dòng)能；（2）粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到所需的總時(shí)間；（3）要使飄入狹縫的粒子中有超過(guò)99%能射出，d應(yīng)滿足的條件.七、例題賞析答案1答案 (1)

11、 (2) d=Rsin 60°=(2)在電場(chǎng)中t1=在中間磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=在右側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3=則粒子第一次回到O點(diǎn)的所用時(shí)間為t=t1+t2+t3=2答案 ABC解析 在不計(jì)重力情況下,粒子從A點(diǎn)靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),說(shuō)明粒子受向下的電場(chǎng)力,帶正電,選項(xiàng)A正確.整個(gè)過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功,而A、B兩點(diǎn)粒子速度都為零,所以A、B在同一等勢(shì)面上,選項(xiàng)B正確.運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)粒子在電場(chǎng)力方向上發(fā)生的位移最大,電場(chǎng)力做功最多,離子速度最大,選項(xiàng)C正確.離子從B點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受向右的洛倫茲力,將向右偏,故選項(xiàng)D錯(cuò).3答案見(jiàn)二維碼4答案：AD解析：選AD由于質(zhì)點(diǎn)重力不能忽略，磁場(chǎng)方向未知，因此洛倫茲力方向可能向上也可能向下，A正確，B錯(cuò)誤；向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于重力做了正功，動(dòng)能增加，C錯(cuò)誤；由于洛倫茲力不做功，只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理，mghmvmv2，因此帶電質(zhì)點(diǎn)飛出磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為，D正確。5答案：C6答案：C解析：選C質(zhì)子在平行板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t11×106 s，豎直方向勻加速直線運(yùn)動(dòng)，剛好打在下極板上時(shí)，·t，可得u25 V，由u t圖象可知u25 V是飛出的條件，則有質(zhì)子飛出電場(chǎng)的時(shí)間段在00.025 s和0.175 s0.