1 微专题2 带电粒子在复合场中的运动（课件）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案（教科版）

微专题2　带电粒子在复合场中的运动 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 类型一　带电粒子在叠加场中的运动 1．带电粒子在叠加场中的运动 (1)叠加场：电场、磁场、重力场中的两者或三者在同一区域共存，就形成叠加场。 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 (2)带电体在叠加场中运动的几种情况 如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场竖直向下。一带负电粒子从左边沿水平方向射入复合场区域。 ①若考虑重力，且mg＝Eq，则粒子做匀速圆周运动。 ②若不计重力，且qvB＝Eq，则粒子做匀速直线运动。 ③若不计重力，且qvB≠Eq，则粒子做变加速曲线运动。 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 2．临界问题关键词转化 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 [典例1]　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，方向水平并垂直纸面向外，一质量为m、带电荷量为－q(a>0)的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动。(重力加速度为g) (1)求此区域内电场强度的大小和方向； (2)若某时刻微粒运动到距地面高度为H的P点时， 速度与水平方向成45°角，如图所示，则该微粒 至少需要经过多长时间运动到距地面最高点？最高点距地面多高？ 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 [名师点评] 处理带电粒子在叠加场中的运动的基本思路 (1)弄清叠加场的组成。 (2)进行受力分析，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。 (3)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律。 ①当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解。 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 ②当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，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。 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 1.如图为速度选择器示意图。若使之正常工作，则以下叙述正确的是(　　) A．P1的电势必须高于P2的电势 B．从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷 C．如果把正常工作时的B和E的方向都改变为 原来的相反方向，选择器同样正常工作 D．匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v＝BE 针对训练 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 答案：C 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 2．如图所示为磁流体发电机的示意图，假设板间距离为d，磁感应强度为B，正、负离子的电荷量为e，射入速度为v，外接电阻为R。试问： (1)图中哪个板是正极板？ (2)发电机的电动势是多少？ 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 答案：(1)上板　(2)Bdv 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 类型二　带电粒子在组合场中的运动 1．四种常见的运动模型 (1)带电粒子先在电场中做匀加速直线运动，然后垂直进入磁场做圆周运动，如图： 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 (2)带电粒子先在电场中做类平抛运动，然后垂直进入磁场做圆周运动，如图： 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 (3)带电粒子先在磁场中做圆周运动，然后垂直进入电场做类平抛运动，如图： 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 (4)带电粒子先在磁场Ⅰ中做圆周运动，然后垂直进入磁场Ⅱ中做圆周运动，如图： 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 2．三种常用的解题方法 (1)带电粒子在电场中做加速运动，根据动能定理求速度。 (2)带电粒子在电场中做类平抛运动，需要用运动的合成和分解处理。 (3)带电粒子在磁场中做圆周运动，可以根据磁场边界条件，画出粒子轨迹，用几何知识确定半径，然后用洛伦兹力提供向心力和圆周运动知识求解。 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 [典例2]　如图所示，在x轴上方有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E。一质量为m、电荷量为－q(q>0)的粒子从坐标原点沿着y轴正方向射出，射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L，求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s(重力不计)。 教科物理必修第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　粒子在磁场中的运动为匀速圆周运动，在电场中的运动为匀变速直线运动。画出粒子的运动轨迹，如图所示，由图可知粒子在磁场中运动半个周期后第一次通过x轴进入电场，在电场中做匀减速