素养拓展课（一） 带电粒子在复合场中的运动(课件PPT)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第二册 (人教版)

安培力与洛伦兹力 第一章 素养拓展课(一)　 带电粒子在复合场中的运动 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R 学习目标 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. 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R 1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，一般为两场相邻或在同一区域电场、磁场交替出现． 2．“电偏转”和“磁偏转”的比较 拓展点一　带电粒子在组合场中的运动 电偏转 磁偏转 偏转条件 带电粒子以v⊥E进入匀强电场(不计重力) 带电粒子以v⊥B进入匀强磁场(不计重力) 受力情况 只受恒定的电场力F＝Eq 只受大小恒定的洛伦兹力F＝qvB 运动情况 类平抛运动 匀速圆周运动 知识方法探究 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R 电偏转 磁偏转 运动 轨迹 抛物线 圆弧 求解 方法 利用类平抛运动的规律x＝v0t，y＝eq \f(1,2)at2，a＝eq \f(qE,m)，tan θ＝eq \f(at,v0) 牛顿第二定律、向心力公式r＝eq \f(mv,qB)，T＝eq \f(2πm,qB)，t＝eq \f(θT,2π) 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R 如图所示，在平面坐标系xOy内，第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形匀强磁场，磁场圆心在M(L,0)点，磁场方向垂直于坐标平面向外．一带正电粒子从第Ⅲ象限中的Q(－2L，－L)点以速度v0沿x轴正方向射出，恰好从坐标原点O进入磁场，从P(2L,0)点射出磁场．不计粒子重力，求： (1)带电粒子进入磁场时的速度大小和方向； (2)电场强度与磁感应强度大小之比； (3)粒子在磁场与电场中运动时间之比． 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R 解析　(1)设粒子的质量和所带正电荷分别为m和q，粒子在电场中运动时，由类平抛运动规律及牛顿运动定律得 2L＝v0t1 L＝eq \f(1,2)ateq \o\al(2,1) qE＝ma 粒子到达O点时沿＋y方向分速度为vy＝at1＝v0 因tan α＝eq \f(vy,v0)＝1，则α＝45° 即带电粒子进入磁场时的速度方向与x轴成45°角斜向上 粒子在磁场中的速度为v＝eq \r(2)v0. 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R (2)由牛顿第二定律得Bqv＝meq \f(v2,r) 由几何关系得r＝eq \r(2)L 则B＝eq \f(mv0,qL) 由(1)中各式可得E＝eq \f(mv\o\al(2,0),2qL) 则eq \f(E,B)＝eq \f(v0,2). 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R (3)粒子在磁场中运动的周期T＝eq \f(2πr,v)＝eq \f(2πL,v0) 粒子在磁场中运动的时间为t2＝eq \f(1,4)T＝eq \f(πL,2v0) 由(1)可得粒子在电场中运动的时间t1＝eq \f(2L,v0) 则eq \f(t2,t1)＝eq \f(π,4). 答案　(1)eq \r(2)v0　与x轴成45°角斜向上　(2)eq \f(v0,2)　(3)eq \f(π,4) 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R [题后总结] 带电粒子在电场、磁场组合场中的运动通常按时间的先后顺序分成若干个小过程，在每一运动过程中从粒子的受力性质、受力方向和速度方向的关系入手，分析粒子在电场中做什么运动，在磁场中做什么运动．画出运动轨迹是解决这类问题的关键． 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R [训练1] 如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U2的两块导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1和U2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)(　　) A．d随U1变化，d与U2无关 B．d与U1无关，d随U2变化 C．d随着U1、U2变化 D．d与U1无关，d与U2无关 答案　A 第一章　安培力与洛伦兹力 物理 选择性必修 第二册 R 解析　粒子在电场U1中加速，则qU1＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)，则有v0＝eq \r(\f(2qU1,m)).粒子在偏转电场中做类平抛运动，设粒子在偏转电场中的偏向角为θ，进入磁场时的速度为v，则有：eq \f(v0,v)＝cos θ，