第一章 专题强化4 带电粒子在组合场中的运动（配套课件）-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（人教版选择性必修第二册）

专题强化4　带电粒子在组合场中 的运动 第一章　安培力与洛伦兹力 【学习目标】 1.进一步掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点及分析方法. 2.掌握带电粒子在组合场中运动问题的分析方法，会根据电场 知识和磁场知识分析带电粒子在组合场中的运动规律. 【内容索引】 探究重点 提升素养 随堂演练 逐点落实 专题 强化练 3 TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG 探究重点　提升素养 1 带电粒子在电场、磁场组合场中的运动是指粒子从电场到磁场或从磁场到电场的运动.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. 1.解决带电粒子在组合场中的运动所需知识 2.“电偏转”与“磁偏转”的比较   电偏转 磁偏转 偏转条件 只受恒定的电场力F＝qE v⊥E进入匀强电场 只受大小恒定的洛伦兹力F＝qvB v⊥B进入匀强磁场 运动轨迹   求解方法 抛 物 线 圆 弧 一、由电场进入磁场 例1　(多选)一带负电粒子的质量为m、电荷量为q，空间中一平行板电容器两极板S1、S2间的电压为U.将此粒子在靠近极板S1的A处无初速度释放，经电场加速后，经O点进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有 界匀强磁场(右边界平行S2)，图中虚线Ox垂直极板S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图1所示，整个装置处于真空中，不计粒子所受重力，则 图1 √ √ 解析　带负电粒子向右加速，所受电场力向右，场强向左，说明极板S1带负电，故A错误； 例2　如图2所示，在平面直角坐标系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 图2 限中的Q(－2L，－L)点以速度v0沿x轴正方向射入电场，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)电场强度与磁感应强度大小的比值； (2)粒子在磁场与电场中运动时间的比值. 总结提升 从电场射出的末速度是进入磁场的初速度，要特别注意求解进入磁场时的速度的大小和方向，这是正确求解的关键. 例3　如图3所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内有竖直向上的匀强电场E，圆心O1在x轴上，半径为R且过坐标原点O，圆内有垂直纸面向外的匀强磁场B(图中未画出).一质量为m，带电荷量为q的正粒子从圆上P 图3 二、由磁场进入电场 点正对圆心O1以速度v0射入磁场，从坐标原点O离开磁场，接着又恰好经过第一象限的Q(a，b)点，已知PO1与x轴负方向成θ角，不计粒子重力，求： (1)匀强电场E及匀强磁场B的大小； 解析　设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r， 粒子从O到Q做类平抛运动，设运动时间为t2， a＝v0t2， (2)粒子从P运动到Q的时间. 三、多次进出电场和磁场 例4　如图4所示的xOy坐标系，在第二象限内有水平向右的匀强电场，在第一、第四象限内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小相等，方向如图所示.现有一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子在该平面内从x轴上的P 图4 点，以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场，恰好经过y轴上的Q点且与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场.已知O、P之间的距离为d，不计粒子的重力.求： (1)O点到Q点的距离； 答案　2d　 解析　设Q点的纵坐标为h，粒子到达Q点的水平分速度为vx，从P到Q受到的恒定的电场力与初速度方向垂直，则粒子在电场中做类平抛运动，则由类平抛运动的规律可知，h＝v0t1 解得h＝2d. (2)磁感应强度B的大小； (3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间. 返回 SUITANGYANLIAN　 ZHUDIANLUOSHI 随堂演练　逐点落实 2 1.(粒子由电场进入磁场)(2020·湖南期末)如图5所示，坐标空间中有匀强电场和匀强磁场，电场方向沿y轴负方向，磁场方向垂直于纸面向里，y轴是两种场的分界面，磁场区的宽度为d.现有一质量为m、电荷量为－q 1 2 图5 (q>0)的带电粒子从x轴上x＝－L的N点处以初速度v0沿x轴正方向开始运动，然后经过y轴上y＝ 的M点进入磁场，不计带电粒子重力. (1)求y轴左侧电场的场强大小E； 1 2 解析　粒子从N到M做类平抛运动，有L＝v0t (2)若要求粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，求磁感应强度应满足的条件. 1 2 解析　粒子进入磁场时的速度大小 如图所示为粒子恰好不穿出磁场时的运动轨迹，粒子在磁场中做匀速圆周运动， 粒子能够穿过磁场，则要求r＋rcos 45°