高考物理复习专题三电场和磁场第10讲带电粒子在复合场中的运动市赛课公开课一等奖省名师获奖

专题整合突破专题三电场和磁场第10讲带电粒子在复合场中运动1/581微网构建2高考真题3热点聚焦4复习练案2/58微网构建3/584/58高考真题5/58C

6/582．(·全国Ⅰ，25)如图，在y>0区域存在方向沿y轴负方向匀强电场，场强大小为E；在y<0区域存在方向垂直于xOy平面向外匀强磁场。一个氕核H和一个氘核H先后从y轴上y＝h点以相同动能射出，速度方向沿x轴正方向。已知H进入磁场时，速度方向与x轴正方向夹角为60°，并从坐标原点O处第一次射出磁场。H质量为m，电荷量为q。不计重力。求(1)H第一次进入磁场位置到原点O距离；(2)磁场磁感应强度大小；(3)H第一次离开磁场位置到原点O距离。7/588/589/5810/5811/5812/5813/58[解析]

(1)粒子运动轨迹如图(a)所表示。(粒子在电场中轨迹为抛物线，在磁场中为圆弧，上下对称)图(a)

14/58(2)粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动。设粒子从M点射入时速度大小为v0，在下侧电场中运动时间为t，加速度大小为a；粒子进入磁场速度大小为v，方向与电场方向夹角为θ[如图(b)]，速度沿电场方向分量为v1。依据牛顿第二定律有图(b)

qE＝ma ①式中q和m分别为粒子电荷量和质量。由运动学公式有v1＝at ②l′＝v0t ③v1＝vcosθ ④15/5816/5817/5818/584．(·全国Ⅲ，24)如图，从离子源产生甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场速度大小为v1，并在磁场边界N点射出；乙种离子在MN中点射出；MN长为l。不计重力影响和离子间相互作用。求(1)磁场磁感应强度大小；(2)甲、乙两种离子比荷之比。19/5820/5821/58(1)求粒子从P到M所用时间t。(2)若粒子从与P同一水平线上Q点水平射出，一样能由M进入磁场，从N射出。粒子从M到N过程中，一直在环形区域中运动，且所用时间最少，求粒子在Q时速度v0大小。22/5823/5824/5825/58热点聚焦26/581．组合场模型电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存，但各位于一定区域，而且互不重合情况。热点一带电粒子在组合场中运动27/582．带电粒子在组合场内运动处理方法(1)要清楚场性质、方向、强弱、范围等。(2)带电粒子依次经过不一样场区时，由受力情况确定粒子在不一样区域运动情况。(3)正确地画出粒子运动轨迹图。(4)依据区域和运动规律不一样，将粒子运动过程划分为几个不一样阶段，对不一样阶段选取不一样规律处理。(5)当粒子从一个场进入另一个场时，分析转折点处粒子速度大小和方向往往是解题突破口。28/58典例1(1)求电子进入磁场时位置坐标；(2)若要使电子在磁场中从ab边射出，求匀强磁场磁感应强度大小B满足条件。29/5830/5831/5832/5833/58〔类题演练1〕(多项选择)(·江西省新余市高三下学期模拟)如图所表示，开始静止带电粒子带电荷量为＋q，质量为m(不计重力)，从点P经电场加速后，从小孔Q进入右侧边长为L正方形匀强磁场区域(PQ连线经过AD边、BC边中点)，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，若带电粒子只能从CD边射出，则 (

)AC

34/5835/5836/581．复合场模型电场、磁场、重力场(或其中两种场)并存于同一区域情况。2．带电粒子在复合场中运动情况分析(1)当带电粒子在复合场中所受协力为零时，做匀速直线运动(如速度选择器)或处于静止状态。(2)当带电粒子所受重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于于磁场平面内做匀速圆周运动。热点二带电粒子在复合场中运动37/583．带电粒子在复合场中受力情况分析带电粒子在复合场中运动问题是电磁学知识和力学知识结合，分析方法和力学问题分析方法基本相同，即均用动力学观点、能量观点来分析，不一样之处是多了电场力、洛伦兹力，二力特点是电场力做功与路径无关，洛伦兹力方向一直和运动速度方向垂直永不做功等。38/58典例239/58[解析]

(1)由P位置特点可知∠POy＝45°，分析可知，粒子受到电场力和洛伦兹力作用PO沿直线只能做匀速运动；由力平衡条件可得qE＝qvB解得E＝Bv由左手定则可知，洛伦兹力方向垂直于PO斜向左下，故电场力方向垂直于PO斜向右上，因粒子带正电，所以电场强度方向垂直于PO斜向右上，与x轴成45°夹角。40/5841/5842/58〔类题演练2〕(·湖南省郴州市高三下学期一模)如图所表示，甲是不带电绝缘物块，乙带正电，甲乙叠放在一起，置于粗糙绝缘水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里匀强磁场，现加一水平向左匀强电场，发觉甲、乙无相对滑动一起向左加速运动。在加速运动阶段 (

)A．甲、乙两物块间摩擦力不变B．甲、乙两物块可能做加速度减小加速运动C．乙物块与地面之间摩擦力不停减小D．甲、乙两物体可能做匀加速直线运动B

43/58[解析]因为f增大，F一定，依据牛顿第二定律得，加速度a减小，对甲研究得到，乙对甲摩擦力F甲＝m甲a，则得到f甲减小，甲、乙两物块间静摩擦力不停减小。故A错误；以甲乙整体为研究对象，分析受力如图，则有N＝F洛＋(m甲＋m乙)g，当甲乙一起加速运动时，洛伦兹力F洛增大，N增大，则地面对乙滑动摩擦力f增大，故C错误；甲乙整体受到摩擦力逐步增加，故做加速度不停减小加速运动，最终是一起匀速运动，故B正确，D错误；故选B。44/581．带电粒子在交变电场或磁场中运动情况比较复杂，一定要从粒子受力情况分析，分析清楚粒子在不一样时间间隔内运动情况。(1)若交变电压改变周期远大于粒子穿越电场时间或粒子穿越电场时间极短可忽略，则粒子在穿越电场过程中，电场可看作匀强电场。(2)空间存在电场或磁场是时间周期性改变，普通展现“矩形波”特点。交替改变电场及磁场会使带电粒子依次经过不一样特点电场或磁场或复合场，从而表现出“多过程”现象，其运动特点既复杂又隐蔽。热点三带电粒子在交变电磁场中运动45/582．带电粒子在交变电、磁场中运动分析方法(1)仔细分析并确定各场改变特点及对应时间，其改变周期普通与粒子在电场或磁场中运动周期有一定联络，应抓住改变周期与运动周期之间联络作为解题突破口。(2)必要时，可把粒子运动过程还原成一个直观运动轨迹草图进行分析。(3)把粒子运动分解成多个运动阶段分别进行处理，依据第一阶段上受力情况确定粒子运动规律。46/58

(·山东省历城高三下学期模拟)如图甲所表示，在坐标系xOy平面内，y轴左侧，有一个速度选择器，其中电场强度为E，磁感应强度为B0，粒子源不停地释放出沿x轴正方向运动，质量均为m、电量均为＋q、速度大小不一样粒子，在y轴右侧有一匀强磁场、磁感应强度大小恒为B，方向垂直于xOy平面，且随时间做周期性改变(不计其产生电场对粒子影响)，要求垂直xOy平面向里磁场方向为正，如图乙所表示，在离y轴足够远地方有一个与y轴平行荧光屏，假设带电粒子在y轴右侧运动时间到达磁场一个改变周期之后，失去电量变成中性粒子(粒子重力能够忽略不计)。典例347/5848/5849/5850/58(3)因为两次磁场大小相等方向相反，由运动对称性可知其运