第九章 专题探究(八) 带电粒子在复合场中的运动-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（旧教材，人教版）

专题探究(八)　带电粒子在复合场中的运动 考向一　带电粒子在组合场中的运动 带电粒子在电场和磁场的组合场中运动,实际上是将粒子在电场中的加速与偏转和在磁场中偏转两种运动组合在一起。通常电场与磁场各位于一定的区域 内,并不重叠,电场、磁场交替出现。解决此类问题时,有效区别电偏转和磁偏转是解题必备的基础,而寻找两种运动的联系和几何关系是解题的关键。 1.电偏转、磁偏转的比较 项目 垂直电场线进入匀强电场(不计重力) 垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力) 受力 情况 静电力FE=qE,其大小、方向不变,与速度v无关,FE是恒力 洛伦兹力F洛=qvB,其大小不变,方向随v而改变,F洛是变力 轨迹 抛物线 圆或圆的一部分 2.分析思路 (1)划分过程:将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段,对不同的阶段选取不同的规律处理。 (2)找关键点:确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关键。 (3)画运动轨迹:根据受力分析和运动分析,大致画出粒子的运动轨迹图,有利于形象、直观地解决问题。 命题点1　由电场进磁场 [例1] (2021·全国甲卷,25)如图,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; [例1] (2021·全国甲卷,25)如图,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。 (2)求磁感应强度大小的取值范围; [例1] (2021·全国甲卷,25)如图,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。 (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。 答案:(1)2L 命题点2　由磁场进电场 命题点3　交替出现的电场和磁场 答案:(3)32t0 带电粒子在电场、磁场交替出现的组合场中的运动,其受力情况和运动图示看起来都比较复杂,但其本质是力学问题,应按力学的基本思路,运用力学的基本规律研究和解决此类问题,注意各段过程的衔接,且由于可能涉及周期性的变 化,要考虑到粒子运动的周期性。具体注意做好以下几个方面: 先读图 识别清楚是何场,场的变化特点 受力分析 分析粒子在不同的变化场区的受力情况 运动分析 分析粒子在不同时间内的运动情况 画轨迹图 准确画出粒子的运动轨迹图 找衔接点 找出衔接相邻两过程的物理量 选规律 根据不同区域的运动特点选择相应的规律,注意其周期性 [跟踪训练3] 如图所示,在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场,y轴左侧(Ⅰ区)和MN边界右侧(Ⅱ区)的空间有垂直纸面向里的匀强磁场,且MN右侧的磁感应强度大小是y轴左侧磁感应强度大小的2倍,MN边界与y轴平行且间距为d。一质量为m、电荷量为-q的粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场,每次经过y轴左侧磁场的时间均为t0,粒子重力不计。 (1)求y轴左侧磁场的磁感应强度的大小B; [跟踪训练3] 如图所示,在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场,y轴左侧(Ⅰ区)和MN边界右侧(Ⅱ区)的空间有垂直纸面向里的匀强磁场,且MN右侧的磁感应强度大小是y轴左侧磁感应强度大小的2倍,MN边界与y轴平行且间距为d。一质量为m、电荷量为-q的粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场,每次经过y轴左侧磁场的时间均为t0,粒子重力不计。 (2)若粒子在左右边磁场做匀速圆周运动的半径分别为R1、R2,且R1<