第一章 专题提升3 带电粒子在复合场中的运动-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课件PPT（粤教版）

专题提升3　带电粒子在复合场中的运动 [素养目标] 1.理解组合场和叠加场的特点,会分析粒子在各种场中的受力情况. 2.掌握带电粒子在组合场中的运动规律及分析方法. 3.掌握带电粒子在复合场中的运动规律及分析方法. 分类研析 突破要点,提升关键 类型一　带电粒子在组合场中的运动 1.组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,一般为两场相邻或在同一区域电场、磁场交替出现. 2.磁偏转和电偏转的比较 项目 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=qE 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)画出粒子在电场、磁场中的运动轨迹; 解析:(1)如图所示. 答案:(1)图见解析　 (2)粒子在Q点速度的大小vQ和与x轴正方向夹角θ; 答案:(2)2v0　60° (3)匀强磁场磁感应强度大小B; (4)粒子在电场、磁场中运动时间. 带电粒子在电场、磁场的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,在每一个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.可按以下思路求解: [对点训练1] 如图所示,在xOy平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域,与x、y轴分别相切于A(L,0)、C(0,L)两点,第Ⅱ象限内有沿y轴负方向的匀强电场.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点沿y轴正方向以v0射入磁场,经C点射入电场,最后从x轴上离O点的距离为2L的P点射出,不计粒子的重力.求: (1)匀强磁场磁感应强度B的大小; (2)匀强电场电场强度E的大小; (3)粒子在磁场和电场中运动的总时间. 思路点拨:(1)将带电粒子构建成点电荷模型,并以此为研究对象. (2)带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动. (3)带电粒子在电场中做类平抛运动. (4)画出带电粒子的运动轨迹. (5)利用牛顿第二定律、运动学公式和几何知识列方程求解. 类型二　带电粒子在叠加场中的运动 1.带电粒子在叠加场中受力特点 带电粒子在重力场、电场、磁场中运动时,其运动状态的改变由粒子受到的合力决定,因此,对带电粒子进行受力分析时必须注意是否考虑重力,具体情况如下: (1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等,若无特殊说明,一般不考虑重力;对于宏观带电物体,如带电小球、尘埃、油滴、液滴等,若无特殊说明,一般需要考虑重力. (2)对于题目中明确说明需要考虑重力的,这种情况较简单. (3)不能直接判断是否需要考虑重力的,在进行受力分析和运动分析时,由分析结果确定是否考虑重力. 2.带电粒子在叠加场中运动的基本性质 (1)匀速直线运动:若带电粒子所受合力为零,它将处于静止或匀速直线运动状态. (2)匀速圆周运动:若带电粒子所受合力只充当向心力,它将做匀速圆周运动. (3)匀变速运动:若带电粒子所受合力恒定,它将做匀变速运动. (4)非匀变速运动:若带电粒子所受合力不恒定,它将做非匀变速运动. [例2] 如图所示,在竖直xOy平面内0≤x≤L的区域存在沿x轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E,垂直平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B1;在L≤x≤2L的区域存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小也为E,垂直平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B2;一个质量为m,带电荷量为+q的带电小球从坐标原点以速度v0沿与x轴成45°角方向射入,小球沿直线匀速穿过0≤x≤L区域,在L≤x≤2L的区域运动一段时间后,沿x轴正方向射出该区域.已知L、m、q、v0,重力加速度g,试求: (1)电场强度E的大小; 思路点拨:(1)将带电小球构建质点模型,并以此为研究对象. [例2] 如图所示,在竖直xOy平面内0≤x≤L的区域存在沿x轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E,垂直平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B1;在L≤x≤2L的区域存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小也为E,垂直平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B2;一个质量为m,带电荷量为+q的带电小球从坐标原点以速度v0沿与x轴成45°角方向射入,小球沿直线匀速穿过0≤x≤L区域,在L≤x≤2L的区域运动一段时间后,沿x轴正方向射出该区域.已知L、m、q、v0,重力加速度g,试求: (2)磁感应强度B2的大小; 思路点拨:(2)对带电小球进行受力分析和过程分析,在0≤x≤L区域做匀速直线运动,三力平衡;在L≤x≤2L区域,电场力与重力平衡,洛伦兹力提供向心力,做匀速圆周运动. [例2] 如图所示,在竖直xOy平面内0≤x≤L的区域存在沿x轴正方向的匀强电场,电场