专题 带电粒子在复合场中的运动（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

专题一 带电粒子在复合场中的运动 第一章 人教版 高中选择性必修第二册 带电粒子在组合场中的运动 01 带电粒子在叠加场中的运动 02 巩固提升 03 CONTENTS 目录 带电粒子在组合场中的运动 PART 01 组合成的概念 01 如图所示，一带电粒子垂直x轴从P点进入第二象限，一段时间后从y轴上的某点进入第一象限的匀强中。在电场中带电粒子做什么运动； 在磁场中做什么运动？ 提示：在电场中做类平抛运动，垂直电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做匀加速直线运动；在磁场中做匀速圆周运动。 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、磁场分时间段或分区域交替出现。 “磁偏转”和“电偏转”的比较 02 “磁偏转”和“电偏转”的比较 02 续表 带电粒子在组合场中运动问题的分析方法 03 带电粒子在组合场中运动 电场中 v0//E 匀变速直线运动 牛顿运动定律、运动学公式 动能定理 解法 v0┴E 匀变速曲线运动 运动的合成与分解 动能定理 解法 磁场中 v0//B 匀速直线运动 v0┴B 匀速圆周运动 解法 解法 平衡条件 匀速直线运动 圆周运动公式、牛顿运动定律及几何知识 典例探究 04 典例探究 03 带电粒子在叠加场中的运动 PART 02 叠加场的概念 01 图甲中带电小球做匀速圆周运动说明了什么问题；图乙中带电小球沿虚线做匀速直线运动说明了什么问题？ 提示：图甲中小球做圆周运动说明了洛伦兹力充当向心力，除洛伦兹力外其它力的合力为零，即此时重力与电场力二力平衡；图乙中小球做匀速直线运动，说明小球受到的合力为零，即重力和电场力及洛伦兹力三力处于平衡状态。 叠加场：电场、磁场、重力场叠加，或其中某两场叠加。 带电粒子在叠加场中的常见运动 02 静止或匀速直线运动 当带电粒子在叠加场中所受合力为0时，将处于静止状态或匀速直线运动状态 匀速 圆周运动 当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 较复杂的曲线运动 当带电粒子所受合力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线 带电粒子在叠加场中运动问题的分析方法 03 叠加场的组成 受力分析 运动分析 分段分析 画出轨迹选择规律 弄清电场、磁场、重力场叠加情况 先重力、再弹力、后摩擦力，然后分析其他力(电场力、洛伦兹力) 注意运动情况和受力情况的结合 粒子通过不同种类的场时，分段讨论 匀速直线运动→平衡条件 匀速圆周运动→牛顿运动定律和圆周运动规律 复杂曲线运动→动能定理或能量守恒定律 典例探究 04 典例探究 04 典例探究 04 带电粒子在组合场中的运动 带电粒子在叠加场中的运动 课堂小结 巩固提升 PART 4 巩固提升 巩固提升 巩固提升 巩固提升 巩固提升 巩固提升 巩固提升 巩固提升 巩固提升 巩固提升 专题一 带电粒子在复合场中的运动 人教版 高中选择性必修第二册 谢谢观看 比较项 垂直进入磁场(磁偏转) 垂直进入电场(电偏转) 情景图 受力 FB＝qv0B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 做匀速圆周运动 r＝，T＝ 做类平抛运动 vx＝v0，vy＝t，x＝v0t，y＝t2 运动 时间 t＝T＝ t＝ 动能 不变 变化 【典例1】如图所示，在xOy平面的第一象限中，存在磁感应强度大小为B＝4×10－2 T，方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁场区域在以O为圆心、半径为R＝2 m的四分之一圆内．在第二象限中存在范围足够大的匀强电场，电场强度大小为5×102 N/C、方向沿x轴正方向．在t＝0时刻，有n个完全相同的、比荷eq \f(q,m)＝5×107 C/kg的带正电的粒子从O点沿x轴正方向同时射入磁场，它们的速度大小分别为v0、2v0、3v0、4v0、5v0、…、nv0，已知v0＝5×105 m/s，不计粒子间的作用力，求： (1)速度为v0的粒子在电场中运动时离y轴的最大距离d； (2)若n＝8，求粒子离开磁场的时刻t； (3)在t＝0时刻射入的n个粒子中，在运动过程中通过y轴的粒子数目． 【解析】(1)速度为v0的粒子在磁场中运动的半径为r1＝eq \f(mv0,qB)＝eq \f(5×105,5×107×4×10－2) m＝0.25 m，粒子转动半个周期后沿x轴负方向进入电场做匀减速直线运动，速度为零时，离y轴最远，根据动能定理得Eqd＝eq \f(1,2)mv02，代入数据解得d＝5 m. (2)n＝8时，粒子在磁场中的运动半径为r8＝8r1＝2 m，运动轨迹如