衡中同卷2019信息卷理综全国卷A

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衡中同卷答案

  带电粒子在电场中的加速运动可以利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动规律,或者从电场力做功角度出发求出粒子进入下一个场的速度。对于带电粒子在电场中的偏转,要利用类平抛运动的规律,根据运动的合成与分解,结合牛顿定律和能量关系,求出粒子进入下一个场的速度大小,再结合速度合成与分解之间的关系,速度偏转角正切值与位移偏转角正切值的关系求出速度方向。

  带电粒子垂直进入匀强磁场,其运动情况一般是匀速圆周运动的一部分,解决粒子在磁场中的运动情况,关键是确定粒子飞入点和飞出点的位置以及速度方向,再利用几何关系确定圆心和半径。值得注意的是,若带电粒子从磁场中某个位置飞出后,再经电场的作用在同一个位置以相同的速度大小再次飞入磁场中时,由于飞出和飞入速度方向相反,洛伦兹力的方向相反,粒子两次在磁场中的运动轨迹并不重合!

  需要强调的是,带电粒子从一个场进入另外一个场,两场之间的连接点是这类问题的中枢,其速度是粒子在前一个场的某速度,是后一个场的初速度,再解决问题时要充分利用这个位置信息。

  类型二、多场并存的无约束运动

  在解决复合场问题时应首先弄清楚是哪些场共存,注意电场和磁场的方向以及强弱,以便确定带电粒子在场中的受力情况。带电粒子在复合场中运动时如果没有受到绳子,杆,环等的约束,则带电粒子在空间中可以自由移动,只受场力的作用。根据空间存在的场的不同,一般带电粒子的运动规律不同,通常可以分为以下几类:

  1、静止或匀速直线运动

  如果是重力场与电场共存,说明电场力等于重力。常用方程为

  ;

  如果是重力场与磁场共存,说明重力与洛伦兹力平衡。常用方程为

  ;

  如果是匀强磁场和电场共存。说明电场力和洛伦兹力平衡。常用方程为

  ;

  如果是重力场,电场,磁场三场共存。则粒子的运动情况分为两类:(1)静止,带电粒子所受的重力和电场力平衡,没有运动不受洛伦兹力作用。(2)匀速直线运动,可能是重力与电场力平衡,但运动方向与磁场方向在同一个直线上,故不受洛伦兹力作用;也可能是受到三个场力,这个时候运动方向与磁场方向肯定不在一条直线上,这说明三力平衡,一般结合正交分解法写出对应的方程即可。

  2、匀变速直线运动或者匀变速曲线运动

  一般存在于电场与重力场共存比较多,由于合力恒定,可以采取等效重力场的方法。