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1、高中物理技巧一选择题的解题方法1.结论法直接应用推导出的公式或结论解题的方法。例1:平抛运动可以分解为竖直方向和水平方向的两个直线运动,在同一坐标系中作出这两个运动的图线,如图1所示.若平抛运动的时间大于,下列说法中正确的是 ( ) A.图线2表示竖直分运动的图线B.时刻的速度方向与初速度方向夹角为C.时间内的位移方向与初速度方向夹角的正切为D.时间内的位移方向与初速度方向夹角为 图12.分析法 不需要进行定量计算,直接通过应用物理概念、规律分析,就能得出结论的方法。例2:如图2所示,小车M在恒力F作用下,沿水平地面做 图2直线运动,由此可判断( )A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用B.若
2、地面粗糙,则小车可能受三个力作用C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用 D.若小车做加速运动,则小车可能受三个力的作用 3.计算法从题目的条件出发,通过正确的运算或推理直接求得结论的方法。例3:如图3-1所示,用长为L的轻绳悬挂一质量为的小球,对小球再施加一个力,使绳与竖直方向成角并绷紧,小球处于静止状态。此力最小为 ( ) A. B. C.D. 图3-1 图3-2 4.整体法和隔离法选取几个物体组成的整体为研究对象,进行受力分析、应用物理规律求解的方法叫做整体法。选取几个物体组成的整体中的某个物理,进行受力分析、应用物理规律求解的方法叫做隔离法。整体法和隔离法往往结合着使用。例4:有
3、一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直放置,表面光滑。AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间有一质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图4所示,现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力和细绳上的拉力的变化情况是 ( ) A不变,变大 B.不变,变小 C.变大,变大 C.变大,变小5.图像法应用物理规律(公式),建立有关物理量的函数关系式,根据函数关系式作出函数图像,再利用图像的物理意义进行分析求解的方法。例5:如图5-1所示,在倾角为的足够长的斜面上有一质量为的质量,它受到沿斜面
4、方向的里F的作用。力F可按图(a)(b)(c)(d)所示的四种方式随时间变化(图中纵坐标是F与的比值,力沿斜面向上为正)。已知此物体在时速度为零,若用、分别表示上述四种情况下物体在内的位移,则这四种情况下位移最大的是( ) 6.作图法通过作图获得对问题的求解的方法。例6:半圆柱体P放置在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止。如图6-1所示是这个装置的纵截面图。若用外力是MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止。在此过程中,下列说法中正确的是 ( )A.MN对Q的弹力逐渐减小B.地面对P的摩擦力逐
5、渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大 D.Q所受的合力逐渐增大 图6-1 7.类比法 对于一些陌生问题,通过分析研究对象的受力情况或运动特点,再与我们所掌握的熟悉的物理模型加以比较的方法。例7:如图7所示,在光滑水平面上的O点系一长为L的绝缘细线,线的另一端系一质量为、电量为的小球。当沿细线方向加上电场强度为E的匀强电场后,小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度使小球在水平面上开始运动,若很小,则小球第一次回到平衡位置所需的时间为 ( )A.B. C.D. 界于 和 之间 8.比较法 对于两个或多个物理过程,通过比较它们的异同,获得对问题的求解的方法。例8:如图8所示,一物体从曲面上的
6、A点无摩擦地下滑,再通过粗糙的静止水平传送带BC后落到地面上的D点。若使传送带随皮带轮沿逆时针方向运动,仍使该物体从A点无摩擦地下滑,那么 ( )A.它将落到D点的左边B.它将落到D点的右边C.它仍落在D点 D.它可能落不到地面上 图89.实验法通过实验获得对理论上较繁或理论上计算推导正确,但学生依然是半信半疑问题的求解方法。AB例9:有两个完全相同的齿轮A、B,A固定不转,B围绕A顺时针转动,当B在A的右侧时,B上的标志箭头刚好竖直向上,如图9所示。问当B转到A的左侧的虚线所示位置时,其标志箭头所指方向是:( ) A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 图910.累积法例10:如图10所示,
7、有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在摩擦因数为的水平地面上做匀减速运动(不计其他外力及空气阻力),则其中一个质量为的土豆A受其他土豆对它的总作用力大小应是 ( )A. B. C. D. 答案:1-5 DDABA 6-10 BCXAB高中物理技巧二带电粒子在复合场中的运动一、复合场及其特点这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存,或其中某两种场并存的场带电粒子在这些复合场中运动时,必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用,因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时,粒子将做匀速直线运动或静止2当带电
8、粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做变速直线运动3当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做匀速圆周运动4当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理三、电场力和洛仑兹力的比较四、对于重力的考虑五、复合场中的特殊物理模型1粒子速度选择器2磁流体发电机3电磁流量计4质谱仪5回旋加速器 关于回旋加速器的几个问题: 图1 图2 图31如图1所示,空间存在一匀强磁场B(方向垂直纸面向里)和一电荷量为Q的点电荷的电场,一带电粒子q(不计重力)以初速度v0从某处垂直于电场、磁场入射,初位置到点电荷Q的距离为r,则粒子在电、磁场中的
9、运动轨迹可能是()A沿初速度v0方向的直线B以点电荷Q为圆心,以r为半径,在纸面内的圆C初阶段在纸面内向右偏的曲线D初阶段在纸面内向左偏的曲线2如图2所示,界面PQ与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E,在PQ上方有一个带正电的小球A自O静止开始下落,穿过电场和磁场到达地面设空气阻力不计,下列说法中正确的是()A在复合场中,小球做匀变速曲线运动B在复合场中,小球下落过程中的电势能减小C小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和D若其他条件不变,仅增大磁感应强度,小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变3如图3所示,实线表示在竖直平面内匀强电场的电场线,电场
10、线与水平方向成角,水平方向的匀强磁场与电场正交,有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动,l与水平方向成角,且,则下列说法中错误的是()A液滴一定做匀变速直线运动 B液滴一定带正电C电场线方向一定斜向上 D液滴一定做匀速直线运动4如图所示,光滑绝缘杆固定在水平位置上,使其两端分别带上等量同种正电荷Q1、Q2,杆上套着一带正电小球,整个装置处在一个匀强磁场中,磁感应强度方向垂直纸面向里,将靠近右端的小球从静止开始释放,在小球从右到左的运动过程中,下列说法中正确的是A小球受到的洛伦兹力大小变化,但方向不变B小球受到的洛伦兹力将不断增大C小球的加速度先减小后增大D小球的电势能一直减小5、如图所示,有位
11、于竖直平面上的半径为R的圆形光滑绝缘轨道,其上半部分处于竖直向下、场强为E的匀强电场中,下半部分处于垂直水平面向里的匀强磁场中;质量为m,带正电,电荷量为q的小球,从轨道的水平直径的M端由静止释放,若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零,求:(1)磁感应强度B的大小;(2)小球对轨道最低点的最大压力;(3)若要小球在圆形轨道内做完整的圆周运动,求小球从轨道的水平直径的M端下滑的最小速度 6.一束质子流以一定的速度沿水平平行于板进入平行金属板间,其间存在垂直纸面向里的匀强磁场B,要使质子沿直线通过,可加一匀强电场场强为E, (1)电场的方向; (2)质子的速度v0? (3)若使电场强度增大,
12、质子可从C点射出两板间;若撤去电场,质子可从D点射出两板间;假设C、D关于O点对称,试比较从O、C、D三点射出两板间时,质子的速度大小。7.如图所示,在y0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上yh处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y-2h处的P3点。不计重力。求: (1)电场强度的大小。 (2)粒子到达P2时速度的大小和方向。 (3)磁感应强度的大小。 8.如图8所示,两电子沿MN方向射入两平行直线间的匀强磁场,它们
13、分别以的速率射出磁场,则_,通过匀强磁场所需时间之比_。 图8 图10 9. 关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动,下列说法正确的是( ) A. 带电粒子沿电场线射入,电场力对带电粒子做正功,粒子动能一定增加 B. 带电粒子垂直电场线方向射入,电场力对带电粒子不做功、粒子动能不变 C. 带电粒子沿磁感线方向射入,洛仑兹力对带电粒子做正功,粒子动能一定增加 D. 不管带电粒子怎样射入磁场,洛仑兹力对带电粒子都不做功,粒子动能不变10. 如图10,有一质子以速度v穿过相互垂直的电场和磁场区域没有偏转,则( ) A. 若电子以相同的速度v射入该区域,仍不会偏转 B. 无论是何种粒子,只要以相同的
14、速度v射入,均不会偏转 C. 若质子入射速度小于v,它将向下偏转,做类平抛运动 D. 若质子入射速度大于v,它将向上偏转,其轨迹既不是抛物线,又不是圆弧11. 电量为q的粒子自静止开始被加速电压为U的电场加速后,沿垂直于磁感线方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子在场中做半径为R的匀速圆周运动,不计重力,则粒子在磁场中运动的速率为( ) A. BR/2UB. 2U/RBC. 2U/qBRD. BR/2qU答案: 待定 (*_*) _ O(_)O 高中物理技巧一选择题的解题方法习题教学是当前高中物理教学中出现频率很高的教学过程。我们广大物理教师在进行习题教学时一般都能做到选题典型、重视分析思路
15、的引导、语言精炼准确,解题方法技巧的传授等。物理习题常见的解题方法有:结论法、分析法、计算法、整体法、作图法、图像法、类比法、比较法、实验法、累积法等等。求解问题时,灵活地选取解题方法,不仅可以大大节省时间,还可以使学生思路清晰、目标明确,以便得出正确的结论。选择题具有题目较小,检查面宽,只要结论,不要过程,解法灵活,答卷简单,评分客观,批阅方便等优点。选择题的编拟一般都是针对受试者在掌握某个物理概念或物理规律的某个环节上常见的错误设计出的一些具有逻辑性的是似而非的选择支。受试者往往由于掌握知识不牢,概念理解不清,或者思考问题不全面而掉进“陷阱”;也有些选择题的编拟是为了测试受试者思维的准确性
16、和敏捷性的,这些题目往往使受试者由于解题的技巧、思维能力和速度的差异而拉开距离。选择题事先给出一些结论,这一点类似于证明题,但又没有明显的结论,解答时就不一定要用常规的解题方法,可以解无定法,既要提高速度,更主要的是提高解题质量。为此,本文主要以力学选择题为例,列举了一些物理解题过程中常用的解题方法。1.结论法直接应用推导出的公式或结论解题的方法。例1:平抛运动可以分解为竖直方向和水平方向的两个直线运动,在同一坐标系中作出这两个运动的图线,如图1所示.若平抛运动的时间大于,下列说法中正确的是 ( ) A.图线2表示竖直分运动的图线B.时刻的速度方向与初速度方向夹角为C.时间内的位移方向与初速度
17、方向夹角的正切为D.时间内的位移方向与初速度方向夹角为 图1解析:图线2为匀变速直线运动的图线,也就是竖直方向的自由落体运动的图线,A对; 时刻,两分运动的速度大小相同,则(为速度和水平方向间的夹角),又(为实际位移和水平分位移的夹角),那么此时,、,B错C对; 时刻时,竖直分速度为水平分速度的两倍,则,时间内的位移方向与初速度方向夹角为,D错。此题直接应用了平抛运动的结论(为速度和水平方向间的夹角,为实际位移和水平分位移的夹角)。结论法在电学中应用的更广泛。2.分析法 不需要进行定量计算,直接通过应用物理概念、规律分析,就能得出结论的方法。例2:如图2所示,小车M在恒力F作用下,沿水平地面做
18、 图2直线运动,由此可判断( )A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用B.若地面粗糙,则小车可能受三个力作用C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用 D.若小车做加速运动,则小车可能受三个力的作用 解析:先分析重力和已知力F,再分析弹力,由于F的竖直分力可能等于重力,因此地面可能对物体无弹力作用,则A错;F的竖直分力可能小于重力,则一定有地面对物体的弹力存在,若地面粗糙,小车受摩擦力作用,共四个力作用,B错;若小车做匀速运动,那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡,这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用,则C对;若小车做加速运动,当地面光滑时,小车受重力和力F作用或受
19、重力、力F、地面摩擦力作用,选项D正确。 此题是根据物体的运动状态分析其受力情况,是一道理论分析题。在受力分析时,要注意在几种常见的力中,重力是主动力,而弹力、摩擦力是被动力,其中弹力存在又是摩擦力存在的前提。3.计算法从题目的条件出发,通过正确的运算或推理直接求得结论的方法。例3:如图3-1所示,用长为L的轻绳悬挂一质量为的小球,对小球再施加一个力,使绳与竖直方向成角并绷紧,小球处于静止状态。此力最小为 ( ) A. B. C.D. 图3-1 图3-2 解析:以小球为研究对象,则小球受重力、绳的拉力、施加的外力,应有与的合力与等大、反向,即与的合力大小为。如图3-2所示,在合力一定,其一分力
20、方向一定的前提下,另一分力的最小值由三角行定则可知应垂直于悬线,故,选A. 根据已知的数据进行计算,是定量选择题最常用的方法。解定量计算选择题不能“小题大做”否则会耽误太多的时间。本题同时也是一道极值求解的计算题,关键是分析清对应的临界状态,再列示求解。4.整体法和隔离法选取几个物体组成的整体为研究对象,进行受力分析、应用物理规律求解的方法叫做整体法。选取几个物体组成的整体中的某个物理,进行受力分析、应用物理规律求解的方法叫做隔离法。整体法和隔离法往往结合着使用。例4:有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直放置,表面光滑。AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环
21、间有一质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图4所示,现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力和细绳上的拉力的变化情况是 ( ) A不变,变大 B.不变,变小 C.变大,变大 C.变大,变小解析:设绳与竖直方向夹角为,对P、Q环整体,在竖直方向上有不变;对Q环在竖直方向上有:,P环左移,减小,变小, 图4故选B。 整体法和隔离法是对多个连接体进行受力分析常用的方法。运用此种方法时,关键是找准研究的对象,分析清所研究的对象收到的外力,再列式求解。5.图像法应用物理规律(公式),建立有关物理量的函数关系式,根据函数关
22、系式作出函数图像,再利用图像的物理意义进行分析求解的方法。例5:如图5-1所示,在倾角为的足够长的斜面上有一质量为的质量,它受到沿斜面方向的里F的作用。力F可按图(a)(b)(c)(d)所示的四种方式随时间变化(图中纵坐标是F与的比值,力沿斜面向上为正)。已知此物体在时速度为零,若用、分别表示上述四种情况下物体在内的位移,则这四种情况下位移最大的是( ) 图5-1解析:本题中如果斜面光滑,力F就是沿斜面向上的拉力;如果斜面不光滑,力F可理解为拉力和摩擦力的合力,而物体还始终受到沿斜面向下重力的分力作用。根据力的合成和牛顿第二定律,画出四种受力情况下物体的图像,如图5-2所示,依次为A、B、C、
23、D,再根据图像和坐标轴所围面积的代数和在数值上等于位移的大小得A正确。 图5-2利用图像法求解此题,另人一目了然,当然还可以运用解析法求解,但要复杂的多,而且很容易出错。6.作图法通过作图获得对问题的求解的方法。例6:半圆柱体P放置在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止。如图6-1所示是这个装置的纵截面图。若用外力是MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止。在此过程中,下列说法中正确的是 ( )A.MN对Q的弹力逐渐减小B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大 D.Q所受的合力
24、逐渐增大 图6-1 解析:Q受力如图6-2所示,表示P对Q 的弹力,表示MN对Q的弹力,的方向水平向左保持不变,的方向顺时针旋转,由平行四边形的边长变化可知:与都是逐渐增大。故选B. 图6-2 用作图法分析力的动态变化,具有直观、便于比较的特点,它一般适用于研究对象受三个力的作用,且其中一个力大小、方向不变,另一个力方向不变,第三个力大小、方向均变化。应用时注意明确哪个力大小、方向不变,要把它分解到哪两个方向上;哪个力方向不变;哪个力大小、方向均变化,且它的变化范围。 7.类比法 对于一些陌生问题,通过分析研究对象的受力情况或运动特点,再与我们所掌握的熟悉的物理模型加以比较的方法。例7:如图7
25、所示,在光滑水平面上的O点系一长为L的绝缘细线,线的另一端系一质量为、电量为的小球。当沿细线方向加上电场强度为E的匀强电场后,小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度使小球在水平面上开始运动,若很小,则小球第一次回到平衡位置所需的时间为 ( )A.B. C.D. 界于 和 之间 解析:由于平面对小球的支持力与球的重力是一对平衡力,对小球运动的快慢没有影响,可以不予考虑。小球在运动的过程中还受到绳的拉力、电场力,且电场力是恒力,这与重力场中单摆的受力情况相类似,所以我们可把该装置类比于重力场中单摆模型,由单 图7摆的周期公式可知,在这里应该等效为,代入公式得可见,第一次回到平衡位置所用的时
26、间为。有些物理问题,看似陌生,但通过分析可发现它与我们所熟知的物理模型往往是同根生,加以类比很容易发现其规律。 8.比较法 对于两个或多个物理过程,通过比较它们的异同,获得对问题的求解的方法。例8:如图8所示,一物体从曲面上的A点无摩擦地下滑,再通过粗糙的静止水平传送带BC后落到地面上的D点。若使传送带随皮带轮沿逆时针方向运动,仍使该物体从A点无摩擦地下滑,那么 ( )A.它将落到D点的左边B.它将落到D点的右边C.它仍落在D点 D.它可能落不到地面上 图8解析:第一次,物体在BC段受摩擦力的作用做匀减速运动,从C点以速度平抛出去;第二次,皮带逆时针运动,物体在BC段受到的摩擦力方向和大小仍与
27、第一次相同,物体以同样大小的加速度做匀减速运动,通过相同的位移BC到达C点时被以同样的速度抛出,故落地点不变。此题是比较两个不同的运动过程,在应用比较法求解问题时,要把握不同物体或不同运动过程间的相同点和不同点,找出它们之间的联系和区别。9.实验法通过实验获得对理论上较繁或理论上计算推导正确,但学生依然是半信半疑问题的求解方法。AB例9:有两个完全相同的齿轮A、B,A固定不转,B围绕A顺时针转动,当B在A的右侧时,B上的标志箭头刚好竖直向上,如图9所示。问当B转到A的左侧的虚线所示位置时,其标志箭头所指方向是:( ) A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 图9解析:解答此题,只要拿出两枚一样
28、大小的硬币,以硬币上的数字作为标志箭头,按题目中的旋转法轻轻一转,选A,自然揭晓。这个题主要是考察学生的空间想象力和实验意识,它不涉及深奥的物理知识,繁琐的计算也用不到,列不出明确的算式,推理说明也显得不充分有力,而且即使讲解了学生也想象不通,采用实验的方法,在学生的一片惊诧声中答案自然揭晓,既能提高学生的兴趣,同时也提高了学生的动手意识。10.累积法例10:如图10所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在摩擦因数为的水平地面上做匀减速运动(不计其他外力及空气阻力),则其中一个质量为的土豆A受其他土豆对它的总作用力大小应是 ( )A. B. C. D.解析:其中一个质量为的土豆受到周围其他
29、土豆给它向各个方向的作用力,要直接求它所受的各个力的总合力,根本没法求解,但是这题利用累积法,其他土豆对它的总作用力的累积效果是使它和箱子 图10具有相同的加速度一起向前做匀减速运动,根据牛顿第二定律得总作用力大小为,故选B。 多个个体的力的作用效果体现在整体运动状态的改变上,当然个体也往往能“以小见大”,窥一斑而见全貌,表现出整体的性质与特点。当然,物理选择题的解题方法除此之外还有很多,如特殊值法、反例法、假设法、排除法等等,在这里就不一一列举了。同时,对于同一道习题解题的方法也不确定,如例4可以仅应用隔离法进行求解,再例如例6还可以应用正交分解法进行求解等等。所以,我们教师在组织习题教学的
30、时候,不仅要注重习题的变式教学、学生思维的训练,还要注重教给学生解题的“金钥匙”,即方法教学,以增强学生的解题技能,培养学生的自身的素养,促进学生全面发展,提高物理习题教学的质量,从而提高物理习题教学的实际效果,创建高效的习题教学模式。高中物理技巧二带电粒子在复合场中的运动一、复合场及其特点这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存,或其中某两种场并存的场带电粒子在这些复合场中运动时,必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用,因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时,粒子将做匀速直线运动或静止2当带
31、电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做变速直线运动3当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做匀速圆周运动4当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理三、电场力和洛仑兹力的比较1在电场中的电荷,不管其运动与否,均受到电场力的作用;而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力的作用2电场力的大小FEq,与电荷的运动的速度无关;而洛仑兹力的大小f=Bqvsin,与电荷运动的速度大小和方向均有关3电场力的方向与电场的方向或相同、或相反;而洛仑兹力的方向始终既和磁场垂直,又和速度方向垂直4电场力既可以改变电荷
32、运动的速度大小,也可以改变电荷运动的方向,而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向,不能改变速度大小5电场力可以对电荷做功,能改变电荷的动能;洛仑兹力不能对电荷做功,不能改变电荷的动能6匀强电场中在电场力的作用下,运动电荷的偏转轨迹为抛物线;匀强磁场中在洛仑兹力的作用下,垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧四、对于重力的考虑重力考虑与否分三种情况(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力,因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的,这
33、种情况比较正规,也比较简单(3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时,可采用假设法判断,假设重力计或者不计,结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确,否则假设错误五、复合场中的特殊物理模型1粒子速度选择器如图所示,粒子经加速电场后得到一定的速度v0,进入正交的电场和磁场,受到的电场力与洛仑兹力方向相反,若使粒子沿直线从右边孔中出去,则有qv0BqE,v0=E/B,若v= v0=E/B,粒子做直线运动,与粒子电量、电性、质量无关若vE/B,电场力大,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,动能增加 若vE/B,洛仑兹力大,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少2磁流体发电机如图所示,由
34、燃烧室O燃烧电离成的正、负离子(等离子体)以高速喷入偏转磁场B中在洛仑兹力作用下,正、负离子分别向上、下极板偏转、积累,从而在板间形成一个向下的电场两板间形成一定的电势差当qvB=qU/d时电势差稳定UdvB,这就相当于一个可以对外供电的电源3电磁流量计电磁流量计原理可解释为:如图所示,一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动导电液体中的自由电荷(正负离子)在洛仑兹力作用下纵向偏转,a,b间出现电势差当自由电荷所受电场力和洛仑兹力平衡时,a、b间的电势差就保持稳定 由Bqv=Eq=Uq/d,可得v=U/Bd流量Q=Sv=Ud/4B4质谱仪如图所示组成:离子源O,加速场
35、U,速度选择器(E,B),偏转场B2,胶片原理:加速场中qU=mv2选择器中:v=E/B1偏转场中:d2r,qvB2mv2/r比荷:质量作用:主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素5回旋加速器如图所示.组成:两个D形盒,大型电磁铁,高频振荡交变电压,两缝间可形成电压U作用:电场用来对粒子(质子、氛核,a粒子等)加速,磁场用来使粒子回旋从而能反复加速高能粒子是研究微观物理的重要手段要求:粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期关于回旋加速器的几个问题:(1)回旋加速器中的D形盒,它的作用是静电屏蔽,使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰,以保证粒子做匀速圆周运动.(2
36、)回旋加速器中所加交变电压的频率f,与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等:(3)回旋加速器最后使粒子得到的能量,可由公式来计算,在粒子电量,、质量m和磁感应强度B一定的情况下,回旋加速器的半径R越大,粒子的能量就越大高二物理带电粒子在复合场中的运动1. 带电粒子在复合场中应用问题的分析与力学中的力学中分析方法相同,关键是要注意电场和磁场对带电粒子不同的作用特点。 (1)带电粒子在匀强电场中受到的电场力FqE是恒力;电场力作功与路径无关,只与初末位置的电势差有关;电场力作功多是电势能和其他形式的能之间相互转化的量度。 (2)带电粒子在磁场中受到的洛仑兹力的大小随运动速度的大小改变而改变;洛仑兹力的
37、方向总与运动方向垂直;洛仑兹力对带电粒子不作功。 2. 带电粒子在电场和磁场共存区域内运动形式的分析和判定: 带电粒子在电场和磁场共存区域内的运动形式由粒子的受力情况和初速度情况共同决定。由于电场、磁场的本身情况不同(例如相互平行或垂直)都可以使带电粒子在场内运动时所受电场力、洛仑兹力的情况不同,又由于带电粒子的初速度可能不同,这些因素共同决定了带电粒子在电场、磁场共存区域内的不同运动形式。 3. 研究带电粒子在电场和磁场共存区域内运动的方法: (1)运用牛顿运动定律研究带电粒子在电场和磁场共存区域内的运动:带电粒子在电场、磁场中运动时,一般来说,带电粒子会同时受到电场力和洛仑兹力的作用,这两
38、个力的合力决定了粒子的加速度,从而制约了粒子的运动形式,对于这类问题,一般是先利用牛顿第二定律求出电场力和洛仑兹力共同作用产生的加速度,然后再运用恰当的运动学规律对问题最后求解。 (2)运用动能定理研究带电粒子在电场和磁场共存区域内的运动:由于洛仑兹力对带电粒子不做功,电场力对粒子所做的功WE等于粒子动能的增量EK,即WEEK。又因为电场力对粒子所做的功WE等于粒子电势能的增量EP的负值,即WEEP。所以又有EKEP0,即粒子的动能与电势能之和守恒。 4. 回旋加速器的工作原理 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置。 回旋加速器的核心部分是两个D形的金属扁盒,这两个D形盒就像是沿着直径把一个圆形
39、的金属扁盒切成的两半。两个D形盒之间留一条窄缝,在中心附近放有粒子源,D形盒装在真空容器中,整个装置放在巨大电磁铁的两极之间,磁场方向垂直于D形盒的底面。把两个D形盒分别接在高频电源的两极上,如果高频电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同,带电粒子就可以不断地被加速了。带电粒子在D形盒内沿螺线轨道逐渐趋于盒的边缘,达到预期的速率后,用特殊装置把它们引出。 这里需注意:高频电源的周期等于带电粒子在D形盒中运动周期,一般情况下带电粒子在窄缝中的运动时间忽略。1题图 2题图 3题图1如图所示,空间存在一匀强磁场B(方向垂直纸面向里)和一电荷量为Q的点电荷的电场,一带电粒子q(不计重力)以初速度v0从某处垂直于电场、磁场入射,初位置到点电荷Q的距离为r,则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能是()A沿初速度v0方向的直线B以点电荷Q为圆心,以r为半径,在纸面内的圆C初阶段在纸面内向右偏的曲线D初阶段在纸面内向左偏的曲线解析:当带电粒子所受库仑力和洛伦兹力的合力正好能提供其所需的向心力时,粒