第六章 专题带电粒子在组合场中的运动 课件+预学案 2021-2022学年高中物理鲁科版选修3-1

小专题：带电粒子在组合场中的运动预学案 编写 黄建军 学习目标： 1.掌握带电粒子在组合场中的运动规律和分析思路. 2.学会处理磁场和磁场组合、电场和磁场组合带电粒子运动问题． 重点、难点、考点 重点：组合场的常见类型及运动过程分析 难点：运动规律的应用及各阶段的联系 考点：磁场和磁场组合、电场和磁场组合 问题探究： 1. 先电场后磁场 （1）探究分析图2带电粒子运动情况及所用物理规律 图2 （2）探究分析图3带电粒子运动情况及所用物理规律 图3 2.先磁场后电场 探究分析图5甲、乙带电粒子运动情况及所用物理规律 图5 预习效果检测： 1.(2020·江苏卷·16改编)空间存在两个垂直于Oxy平面的匀强磁场，y轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为2B0、3B0.一带电粒子质量为m，电荷量为q，从原点O沿x轴正向射入磁场，速度为v. 第1次、第2次经过y轴的位置分别为P、Q，其轨迹如图所示．不考虑粒子重力影响．求： (1)Q到O的距离d； (2)甲两次经过P点的时间间隔Δt； 2.(2018·全国卷Ⅰ·25改编)如图所示，在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．一质子H从y轴上y＝h点射出，速度方向沿x轴正方向．已知H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60°，并从坐标原点O处第一次射出磁场.H的质量为m，电荷量为q.不计重力．求： (1)H第一次进入磁场的位置到原点O的距离； (2)磁场的磁感应强度大小； 　　　　　 3.如图所示，真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域，半径为R＝0.5 m，磁场方向垂直纸面向里．在y>R的区域存在沿－y方向的匀强电场，电场强度为E＝1.0×105 V/m.在M点有一正粒子以速率v＝1.0×106 m/s沿＋x方向射入磁场，粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场，最终又从磁场离开．已知粒子的比荷为＝1.0×107 C/kg，粒子重力不计． (1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小； (2)求沿＋x方向射入磁场的粒子，从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程． 学生反思归纳整理： 1.带电粒子在组合场中运动的分析思路 参考答案： 1.答案　(1)　(2)　(3) 解析　(1)甲粒子先后在两磁场中做匀速圆周运动，设半径分别为r1、r2 由qvB＝m可知r＝， 故r1＝，r2＝ 且d＝2r1－2r2 解得d＝ (2)甲粒子先后在两磁场中做匀速圆周运动，设运动时间分别 t1、t2 由T＝＝得t1＝，t2＝ 且Δt＝2t1＋3t2 解得Δt＝ 2.答案　(1)h　(2)　(3)(－1)h 解析　(1)H在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示．设H在电场中的加速度大小为a1，初速度大小为v1，它在电场中的运动时间为t1，第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1，由运动学公式有s1＝v1t1① h＝a1t12② 由题给条件，H进入磁场时速度的方向与x轴正方向夹角θ1＝60°.H进入磁场时速度沿y轴方向的分量的大小为 a1t1＝v1tan θ1③ 联立以上各式得 s1＝h④ (2)H在电场中运动时，由牛顿第二定律有 qE＝ma1⑤ 设H进入磁场时速度的大小为v1′，由速度合成法则有 v1′＝⑥ 设磁感应强度大小为B，H在磁场中运动的圆轨道半径为R1，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 qv1′B＝⑦ 由几何关系得 s1＝2R1sin θ1⑧ 联立以上各式得 B＝⑨ 3.答案　(1)0.2 T　(2)(0.5π＋1) m 解析　(1)沿＋x方向射入磁场的粒子在进入电场后，速度减小到0，粒子一定是从如图所示的P点竖直向上射出磁场，逆着电场线运动，所以可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r＝R＝0.5 m，根据Bqv＝，得B＝，代入数据得B＝0.2 T. (2)粒子返回磁场后，经磁场偏转后从N点射出磁场(如图所示)，MN的长度等于直径，粒子在磁场中的路程为二分之一圆周长，即s1＝πR，设粒子在电场中运动的路程为s2，根据动能定理得Eq·＝mv2，得s2＝，则总路程s＝s1＋s2＝πR＋. 代入数据得s＝(0.5π＋1) m. $ 　 第六章　小专题 带电粒子在组合场中的运动 大一轮复习讲义 【学习目标】 1.掌握带电粒子在组合场中的运动规律和分析思路. 2.学会处理磁场和磁场组合、电场和磁场组合带电粒子运动问题. 组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场交替出现. 常见类型 题型一　磁场与磁场的组合 题型二　电场与磁场的组合 题型一　磁场与磁场的组合