电学综合计算题
(1)高考概率:试卷的完全型考题。
(2)题型及分值:表述性计算题。
12分~20分。
总体大于力学计算题。
(3)模型情景:习题模型多,各年度交替变化。
有以下几种:①磁场中带电粒子的匀速圆周运动,或通电导体受安培力;②电场中带电粒子的运动;③切割磁场(或磁通量变化)的电磁感应现象;④交变电流的产生及规律。
表现为“多过程现象”或“多物体系统’’。
综合性强。
应用各种运动规律、牛顿运动定律、功能关系等。
应用几何关系。
一般题情景复杂,侧重物理思维,数学能力要求高。
各年度难度起伏很大,对解答的表述过程要求较规范。
通常为字母型定量计算,多表现为递进或并列的2~3小问,各小问之间难度递增。
(4)难度档次:高档。
1.题型特点
(1)带电粒子在复合场中的运动是力电综合的重点和高考的热点,常见的考查形式有组合场(电场、磁场、重力场依次出现)、叠加场(空间同一区域同时存在两种以上的场)、周期性变化的场等,近几年高考试题中,涉及本专题内容的频率极高,特别是计算题,题目难度大,
涉及面广.
(2)试题多把电场和磁场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、圆周运动规律、功能关系揉合在一起,主要考查考生的空间想象力、分析综合能力以及运用数学知识解决物理问题的能力.以及考查考生综合分析和解决复杂问题的能力.
2.解决带电粒子在组合场中运动的一般思路和方法:
(1)明确组合场是由哪些场组合成的.
(2)判断粒子经过组合场时的受力和运动情况,并画出相应的运动轨迹简图.
(3)带电粒子经过电场时利用动能定理和类平抛运动知识分析.
(4)带电粒子经过磁场区域时通常用圆周运动知识结合几何知识来处理.
考题一带电粒子在组合场中的运动
分析带电粒子在组合场中运动问题的方法
(1)要清楚场的性质、方向、强弱、范围等.
(2)带电粒子依次通过不同场区时,由受力情况确定粒子在不同区域的运动情况.
(3)正确地画出粒子的运动轨迹图.
(4)根据区域和运动规律的不同,将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段,对不同的阶段选取不同的规律处理.
(5)要明确带电粒子通过不同场区的交界处时速度大小和方向关系,上一个区域的末速度往往是下一个区域的初速度.
考题二带电粒子在叠加场中的运动
带电粒子在叠加场中运动问题的处理方法
(1)弄清叠加场的组成特点.
(2)正确分析带电粒子的受力及运动特点.
(3)画出粒子的运动轨迹,灵活选择不同的运动规律.
①若只有两个场且正交.例如,电场与磁场中满足qE =q v B 或重力场与磁场中满足mg =q v B 或重力场与电场中满足mg =qE ,都表现为匀速直线运动或静止,根据受力平衡列方程求解. ②三场共存时,合力为零,受力平衡,粒子做匀速直线运动.其中洛伦兹力F =q v B 的方向与速度v 垂直.
③三场共存时,粒子在复合场中做匀速圆周运动.mg 与qE 相平衡,有mg =qE ,由此可计算粒子比荷,判定粒子电性.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,应用受力平衡和牛顿运动定律结合圆周运动规律求解,有
q v B =mrω2=m
v 2r =mr 4π2
T
2=ma . ④当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解.
考题三 带电粒子在交变电磁场中运动的问题
解决带电粒子在交变电磁场中运动问题“三步走”
考题四 磁与现代科技的应用
几种常见的电磁场应用实例 (1)质谱仪:
①用途:测量带电粒子的质量和分析同位素.
②原理:由粒子源S 发出的速度几乎为零的粒子经过加速电场U 加速后,以速度v =2qU m
进入偏转磁场中做匀速圆周运动,运动半径为r =
1
B
2mU
q
,粒子经过半个圆周运动后打到照相底片D 上,通过测量D 与入口间的距离d ,进而求出粒子的比荷q m =8U
B 2d
2或粒子的质量
m =qB 2d 28U
.
(2)速度选择器:带电粒子束射入正交的匀强电场和匀强磁场组成的区域中,满足平衡条件qE =q v B 的带电粒子可以沿直线通过速度选择器.速度选择器只对粒子的速度大小和方向做出选择,而对粒子的电性、电荷量不能进行选择. (3)回旋加速器: ①用途:加速带电粒子.
②原理:带电粒子在电场中加速,在磁场中偏转,交变电压的周期与带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相同.
③粒子获得的最大动能E k =q 2B 2r 2n 2m
,其中r n 表示D 形盒的最大半径.。