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1、專題三專題三 電場與磁場電場與磁場解答題專攻（二）解答題專攻（二）特色專題特色專題帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在磁場中的運動?？嫉某？嫉?種題型種題型 縱觀近兩年各省市的物理高考試題，所謂的縱觀近兩年各省市的物理高考試題，所謂的“壓軸題壓軸題”多聚多聚焦于焦于“磁磁”。主要考查帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動，尤其。主要考查帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動，尤其是帶電粒子在電場、磁場中的運動，情景復雜、綜合性強，對考是帶電粒子在電場、磁場中的運動，情景復雜、綜合性強，對考生的空間想象能力、物理過程和運動規(guī)律的綜合分析能力以及用生的空間想象能力、物理過程和運動規(guī)律的綜合分析能力以及用數(shù)學方法解決物
2、理問題的能力要求較高。而且，本部分知識與現(xiàn)數(shù)學方法解決物理問題的能力要求較高。而且，本部分知識與現(xiàn)代科技密切相關，在近代物理實驗中有重大意義。所以，近兩年代科技密切相關，在近代物理實驗中有重大意義。所以，近兩年的高考試題中，涉及本考點的命題常以構(gòu)思新穎、高難度的壓軸的高考試題中，涉及本考點的命題常以構(gòu)思新穎、高難度的壓軸題形式出現(xiàn)也就不足為奇了。如果掌握了做這類題目的規(guī)律，解題形式出現(xiàn)也就不足為奇了。如果掌握了做這類題目的規(guī)律，解題還是相對比較容易的。題還是相對比較容易的。 帶電粒子在有界磁場中的運動帶電粒子在有界磁場中的運動 帶電粒子沿垂直于磁場方向射入分界線兩側(cè)空間不同的帶電粒子沿垂直于磁
3、場方向射入分界線兩側(cè)空間不同的兩種勻強磁場，往往先后受到大小不同的洛倫茲力作用，使兩種勻強磁場，往往先后受到大小不同的洛倫茲力作用，使帶電粒子的運動軌跡也不同。由于磁場的方向、磁場區(qū)域的帶電粒子的運動軌跡也不同。由于磁場的方向、磁場區(qū)域的大小以及帶電粒子速度的大小和方向等多種條件的不同而使大小以及帶電粒子速度的大小和方向等多種條件的不同而使這類題目富有探究性和開放性。同時這類問題能很好地考查這類題目富有探究性和開放性。同時這類問題能很好地考查考生的空間想象、推理分析、綜合判斷能力?？忌目臻g想象、推理分析、綜合判斷能力。 粒子進入有邊界的磁場，由于邊界條件的不同，會出現(xiàn)粒子進入有邊界的磁場，由
4、于邊界條件的不同，會出現(xiàn)涉及臨界狀態(tài)的臨界問題。涉及臨界狀態(tài)的臨界問題。 圖圖1 1 (1)判斷金屬板判斷金屬板CD之間的電場強度的方向和正方形線框之間的電場強度的方向和正方形線框內(nèi)的磁場方向；內(nèi)的磁場方向； (2)若離子從若離子從C板出發(fā)，運動一段時間后又恰能回到板出發(fā)，運動一段時間后又恰能回到C板板出發(fā)點，求離子在磁場中運動的總時間；出發(fā)點，求離子在磁場中運動的總時間；圖圖2 解決此類問題的關鍵是依據(jù)題意，分析物體的運動過程和解決此類問題的關鍵是依據(jù)題意，分析物體的運動過程和運動形式，扣住運動過程中的臨界點，應用幾何知識，找出運運動形式，扣住運動過程中的臨界點，應用幾何知識，找出運動的軌跡
5、圓心，畫出粒子運動的部分軌跡，確定半徑，然后應動的軌跡圓心，畫出粒子運動的部分軌跡，確定半徑，然后應用數(shù)學工具和相應物理規(guī)律分析求解。用數(shù)學工具和相應物理規(guī)律分析求解。具體的分析方法：具體的分析方法： 帶電粒子在磁場中運動的多解問題帶電粒子在磁場中運動的多解問題 帶電粒子在洛倫茲力作用下在磁場中做勻速圓周運帶電粒子在洛倫茲力作用下在磁場中做勻速圓周運動，由于運動的周期性或條件的周期性等因素的存在，動，由于運動的周期性或條件的周期性等因素的存在，使問題往往出現(xiàn)多解性，此類問題能很好地考查學生多使問題往往出現(xiàn)多解性，此類問題能很好地考查學生多元性思維和空間想象力，滲透物理世界的對稱與和諧，元性思維
6、和空間想象力，滲透物理世界的對稱與和諧，因此將可能成為今后高考的熱點。因此將可能成為今后高考的熱點。 圖圖4 4 圖圖5 5 帶電粒子在復合場中的運動問題帶電粒子在復合場中的運動問題 帶電粒子在復合場中的運動的命題，集中融合力學、電帶電粒子在復合場中的運動的命題，集中融合力學、電磁學等知識，其特點為構(gòu)思新穎、綜合性強，突出考查考生磁學等知識，其特點為構(gòu)思新穎、綜合性強，突出考查考生對物理過程和運動規(guī)律的綜合分析能力、運用數(shù)學知識解決對物理過程和運動規(guī)律的綜合分析能力、運用數(shù)學知識解決物理問題的能力及空間想象能力。物理問題的能力及空間想象能力。 近幾年的高考試題，常常以加速器、示波管、質(zhì)譜儀、近
7、幾年的高考試題，常常以加速器、示波管、質(zhì)譜儀、速度選擇器為背景，結(jié)合最新的現(xiàn)代科技知識與情景，考查速度選擇器為背景，結(jié)合最新的現(xiàn)代科技知識與情景，考查帶電粒子在電場中的加速、偏轉(zhuǎn)和在磁場中的偏轉(zhuǎn)。帶電粒子在電場中的加速、偏轉(zhuǎn)和在磁場中的偏轉(zhuǎn)。 圖圖6 6 圖圖7 7 (1)粒子經(jīng)過粒子經(jīng)過Q點時的速度大小；點時的速度大小；(2)勻強電場電場強度的大??；勻強電場電場強度的大小；(3)粒子從粒子從Q點運動到點運動到M點所用的時間。點所用的時間。 帶電粒子在復合場中的運動分析方法和力學問題的分帶電粒子在復合場中的運動分析方法和力學問題的分析方法基本相同，不同之處是多了電場力和洛倫茲力。一析方法基本相同，不同之處是多了電場力和洛倫茲力。一般來說，對單個物體，用動能定理或動量定理；對多個物般來說，對單個物體，用動能定理或動量定理；對多個物體組成的系統(tǒng)，用能量守恒定律或動量守恒定律，涉及加體組成的系統(tǒng)，用能量守恒定律或動量守恒定律，涉及加速度等力學問題必定用牛頓第二定律和運動學公式。速度等力學問題必定用牛頓第二定律和運動學公式。
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