第1章 素养培优课3　带电粒子在复合场中的运动— 2020-2021同步新教材人教版（2019）高中物理选择性必修第二册讲义

素养培优课(三)　带电粒子在复合场中的运动 培优目标：1.理解组合场和叠加场的概念。　2.会分析粒子在各种场中的受力特点。　3.掌握粒子在复合场中运动问题的分析方法。 带电粒子在叠加场中的运动 1.叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两种场共存。 2．基本思路 (1)弄清叠加场的组成。 (2)进行受力分析。 (3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合。 (4)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律。 ①当带电粒子做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解。 ②当带电粒子做匀速圆周运动时，一定是电场力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力，应用平衡条件和牛顿运动定律分别列方程求解。 ③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解。 【例1】　如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q、质量为m的微粒从坐标原点出发，沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度方向进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A(l，l)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，微粒继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，求： (1)电场强度E的大小； (2)磁感应强度B的大小； (3)微粒在复合场中的运动时间t。 [解析]　(1)微粒在到达A(l，l)之前做匀速直线运动，受力分析如图： 根据平衡条件，有：qE＝mg 解得：E＝。 (2)根据平衡条件，有：qvB＝mg， 电场方向变化后，微粒所受重力与电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图： 根据牛顿第二定律，有：qvB＝m， 由几何关系可得：r＝l， 联立解得：v＝。，B＝ (3)微粒做匀速直线运动的时间为：t1＝，＝ 做圆周运动的时间为：t2＝，π ＝ 在复合场中运动时间为： t＝t1＋t2＝。 [答案]　(1)　(3)　(2) 复合场中运动问题的求解技巧 带电体在复合场中的运动问题仍是一个力学问题，求解思路与力学问题的求解思路基本相同，仍然按照对带电体进行受力分析，运动过程分析，充分挖掘题目中的隐含条件，根据不同的运动情况建立相应的方程。 1．如图所示，在地面附近有一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸