第1章 习题课5 带电粒子在组合场中的运动-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【南方凤凰台·5A新学案】人教版（安徽版）

第一章　安培力与洛伦兹力 习题课5　带电粒子在组合场中的运动 第1页 第一章　安培力与洛伦兹力 5A新学案 物理 · 选择性必修第二册 核心 目标 1. 理解磁偏转与电偏转的区别，掌握受力、运动规律，理解运动特． 2. 能分析、求解带电粒子在电磁组合场中和磁磁组合场中的运动问题. 关键能力·分析应用 分类悟法 组合场：指电场与磁场各位于一定的区域内的情况．带电粒子在组合场中的运动，实际上是几个典型运动过程的组合，解决此类问题要分段处理，找出各段之间的衔接点和相关物理量． 考向1　“磁偏转”和“电偏转”的比较 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 1. 电偏转指利用电场对运动电荷施加电场力作用，从而控制其运动方向；磁偏转指利用磁场对运动电荷施加洛伦兹力作用，从而控制其运动方向． 2. 电场和磁场对电荷的作用特点不同，这两种偏转有明显的差别． 电场力做功与路径无关，电偏转后带电粒子的动能会发生变化，速度的大小和方向一般也会变化． 而洛伦兹力的方向始终和速度方向垂直，具有永不做功的特点，故磁偏转后带电粒子的动能不变，但速度的方向可能发生变化． 3. 电偏转时横向偏移y和偏转角θ要通过类平抛运动的规律求解，即将粒子的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动． 磁偏转时横向偏移y和偏转角θ要结合圆的几何关系通过对圆周运动的讨论求解． 　 (2022·安徽马鞍山二中)如图甲所示有界匀强磁场Ⅰ的宽度与图乙所示圆形匀强磁场Ⅱ的半径相等，一不计重力的粒子从左边界的M点以一定初速度水平向右垂直射入磁场Ⅰ，从右边界射出时速度方向偏转了θ角；该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入磁场Ⅱ，射出磁场时速度方向偏转了2θ角．已知磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小分别为B1、B2，则B1与B2的比值为( ) A. 2cosθ B. sinθ C. cosθ D. tanθ 　 C 甲 乙 考向2　带电粒子在电磁组合场中的运动 这类题型，带电粒子可以从电场到磁场，也可以由磁场到电场，电场中做直线运动或类平抛运动，磁场中做圆周运动． 1. 解题的思路方法 2. 解题的一般步骤 (1) 借助示意图把物理过程划分为几个阶段， 弄清楚每个阶段的运动特点和所遵循的规律， 灵活运用几何知识． (2) 分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键． ①对于带电粒子在电场中做类平抛运动问题，一般从分析粒子沿电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场方向的匀速直线运动入手． ②对于带电粒子在磁场中的匀速圆周运动问题，一般要分析运动轨迹、找圆心、求半径、分析圆心角、列相关方程解决问题． 　 (2022·安徽芜湖质检)如图所示，在xOy平面第一象限内有以线OP为理想边界的匀强电场和匀强磁场区域，OP与x轴夹角为α＝45°，OP与y轴之间的电场平行于y轴向上，OP与x轴之间的磁场垂直纸面向里．在y轴上有一点M，M到O点的距离为3d.现有一个质量为m、电荷量为－q的带负电粒子，从M点以速度v0垂直于y轴向右进入电场区域，粒子离开电场后从OP上的N点进入磁场区域，已知N点到x轴的距离为2d.粒子经过磁场后从x轴上C点离开，且速度方向与x轴垂直，不计带电粒子的重力，求： (1) 电场强度大小E. (2) 磁感应强度大小B和粒子从M点运动到C点所用的总时间t. 考向3　带电粒子在磁磁组合场中的运动 带电粒子在组合场中运动时，可能还具有往复性或周期性，过程很复杂．解题时，一定要详细分析过程、认真作出轨迹示意图，注意运动的周期性和粒子在两种场中的关联量，如速度、位移或时间等． 　 (2021·广东省联考)如图所示坐标系xOy中，第一象限内分布着匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，OP为分界线，磁场Ⅰ中磁感应强度为2B，方向垂直纸面向里；磁场Ⅱ中磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，P点坐标为(4a,3a)．一质量为m、电荷量为＋q的粒子从P点沿y轴负方向射入磁场Ⅱ，经过一段时间后粒子恰能经过原点O.不计粒子重力，求： 　 (1) 粒子从P点运动到O点的最短时间． (2) 粒子运动速度的大小． 巩固验收 1．(多选)(2022·安徽滁州定远期初)如图所示，在两个同心的大小圆之间分布着指向圆心的电场，在半径为R的小圆内分布着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场．今在大圆周上的A点从静止开始释放一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)，它将往返于电场和磁场中不断运动．当粒子能够返回