第14课时 带电粒子在复合场中的运动-（配套课件）2022新高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（津鲁琼辽鄂）

专题三　电场与磁场 第14课时　带电粒子在复合场中的运动 命题规律 1.命题角度：(1)带电粒子在组合场中的运动； (2)带电粒子在叠加场中的运动； (3)带电粒子在交变场中的运动. 2.常考题型：计算题. 内容索引 NEIRONGSUOYIN 高考题型1　带电粒子在组合场中的运动 高考题型2　带电粒子在叠加场中的运动 专题强化练 高考预测 高考题型3　带电粒子在交变场中的运动 3   垂直进入磁场(磁偏转) 垂直进入电场(电偏转) 情景图     1.正确区分“电偏转”和“磁偏转” 带电粒子的“电偏转”和“磁偏转”的比较 高考题型1 带电粒子在组合场中的运动 受力 FB＝qv0B，FB大小不变，方向总指向圆心，方向变化，FB为变力 FE＝qE，FE大小、方向不变，为恒力 运动规律 2.基本思路 3.“5步”突破带电粒子在组合场中的运动问题 例1　(2021·山东济宁市高三期末)如图1所示，空间存在匀强磁场和匀强电场，虚线MN为磁场和电场的分界线，电场的宽度为L，方向水平向右，平行于MN放置一个厚度可忽略不计的挡板，挡板左右两侧的磁感应强度大小相等，挡板左侧磁场方向垂直纸面向里，磁场宽度为d，挡板右侧磁场方向垂直纸面向外.一质量恒为m，带电荷量恒为＋q的粒子以初速度v0从O点沿水平方向射入匀强磁场，当粒子的速度方向偏转了30°时，刚好穿过挡板，已知粒子穿过挡板后，速度方向不变，大小变为原来的一半，当粒子继续在 图1 磁场中运动经过MN时，恰好沿垂直电场的方向进入匀强电场区域，并以与水平方向夹角为45°的方向离开电场.(不计粒子的重力，磁场的左边界和电场的右边界均与MN平行.磁场和电场范围足够长，不计粒子穿过挡板所用的时间)求： (1)挡板右侧磁场的宽度D； 解析　粒子在磁场中的偏转轨迹如图所示， 由牛顿第二定律得 在挡板右侧磁场中，粒子速度变为原来的一半. 由牛顿第二定律得 由几何关系得D＝r2＋r2sin 30° (3)粒子从射入磁场到离开电场所用的时间t. 粒子从射入磁场到离开电场所用的时间t＝t1＋t2＋t3 13 例2　(2021·全国甲卷·25)如图2，长度均为l的两块挡板竖直相对放置，间距也为l，两挡板上边缘P和M处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场.一质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从P点处射入磁场，从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场， 运动过程中粒子未与挡板碰撞.已知粒子射入磁场时 的速度方向与PQ的夹角为60°，不计重力. (1)求粒子发射位置到P点的距离； 图2 解析　由题可知，粒子在电场中做类平抛运动，进入磁场时速度方向与PQ的夹角为60°，设粒子在P点时竖直方向上的速度为vy， 由运动学公式可得vy＝at ② 根据牛顿第二定律有qE＝ma ③ (2)求磁感应强度大小的取值范围； 解析　设粒子在磁场中运动的速度为v， 粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力， 磁感应强度最大时，粒子由Q点射出，粒子轨迹如图甲所示，设此时的轨迹圆圆心为O1，半径为r1， 磁感应强度最小时，粒子由N点射出，粒子轨迹如图乙所示， 设此时的轨迹圆圆心为O2，半径为r2.过O2作PQ的垂线与PQ的延长线交于点A， (3)若粒子正好从QN的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离. 解析　由题意可知，粒子正好从QN的中点射出磁场，画出粒子在磁场中的运动轨迹如图丙所示，设此时轨迹圆圆心为O3，半径为r3 设F为轨迹与挡板MN最近处的点，O3F⊥PQ，且与PQ相交于点E. 1.三种典型情况 (1)若只有两个场，合力为零，则表现为匀速直线运动或静止状态.例如电场与磁场叠加满足qE＝qvB时，重力场与磁场叠加满足mg＝qvB时，重力场与电场叠加满足mg＝qE时. (2)若三场共存，合力为零时，粒子做匀速直线运动，其中洛伦兹力F＝qvB的方向与速度v垂直. (3)若三场共存，粒子做匀速圆周运动时，则有mg＝qE，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，即qvB＝ 高考题型2 带电粒子在叠加场中的运动 2.当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解. 3.分析 例3　如图3所示，直角坐标系xOy处于竖直平面内，x轴沿水平方向，在y轴右侧存在电场强度大小为E1、方向水平向左的匀强电场，在y轴左侧存在匀强电场和匀强磁场，电场强度为E2，方向竖直向上，匀强磁场的磁感应强度B＝6 T，方向垂直于纸面向外，在坐标为