第十章 课时3 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（浙江专用）

课时3　带电粒子在复合场中的运动 所谓复合场是指电场、磁场、重力场共存,或各位于一定的区域内,或在同一区域内交替出现。解决这类问题的关键是分析清楚带电粒子在场力作用下的运动特征,抓住各段运动过程的关联关系,形成清晰的运动图景。 夯实考点 [例1]在如图所示宽度范围内,用电场强度为E的匀强电场可使初速度为v0的某种正粒子偏转θ角。在同样宽度范围内,改用方向垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出),使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ(不计粒子的重力),问: 电偏转和磁偏转 (1)匀强磁场的磁感应强度是多大? [例1]在如图所示宽度范围内,用电场强度为E的匀强电场可使初速度为v0的某种正粒子偏转θ角。在同样宽度范围内,改用方向垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出),使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ(不计粒子的重力),问: (2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大? [例1]在如图所示宽度范围内,用电场强度为E的匀强电场可使初速度为v0的某种正粒子偏转θ角。在同样宽度范围内,改用方向垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出),使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ(不计粒子的重力),问: (3)若上述电场和磁场同时存在,粒子能否沿直线运动? 解析:(3)电场、磁场同时存在时, F电=qE,F洛=qv0B=qEcos θ,由于F电>F洛,所以粒子不能沿直线运动,将向下 偏转。 答案:(3)不能沿直线运动 电偏转和磁偏转的比较 项目 电偏转 磁偏转 受力特征 F电=qE,恒力 F洛=qvB,变力 运动性质 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 运动轨迹 A [变式1] 速度方向相同、动能一样大的电子、质子及α粒子从AD边某点O垂直进入某种场中(图甲为匀强电场,图乙为匀强磁场),都能从BC边离开场区域,不计质子与中子的质量差异。关于它们在场中的运动。下列说法正确的是(　　) A.若为匀强磁场,运动轨迹有两条 B.若为匀强磁场,离开磁场时α粒子动能最大 C.若为匀强电场,离开电场时质子和α粒子动能增加,电子动能减小 D.若为匀强电场,离开电场时这三种粒子的速度偏转角大小都不相等 考向1:电场和磁场组合 带电粒子在组合场中的运动 (1)若带电粒子能进入右侧的磁场,其运动方向是顺时针还是逆时针? 解析:(1)带电粒子带正电,进入垂直纸面向里的磁场后,由左手定则可知其运动方向为逆时针。 答案:(1)逆时针 (2)若两金属极板间的电压U1=600 V,求带电粒子离开电场的速度的大小; 答案:(2)2.04×105 m/s (3)若带电粒子恰好从下极板右侧端点处射出电场,求此时的电压大小; 14 答案:(3)2 250 V　 (4)若带电粒子满足(3),且经磁场偏转后从MN侧离开磁场,求最小的磁感应强度B的大小。 16 答案:(4)0.067 T (1)粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离; (2)匀强电场的大小和方向; (3)粒子从第二次离开磁场到再次进入电场时所用的时间。 考向2:多个磁场组合 答案:见解析 (1)求磁感应强度大小B; (2)入射速度为5v0时,求粒子从O运动到O′ 的时间; (3)入射速度仍为5v0,通过沿轴线OO′ 平移中间两个磁场(磁场不重叠),可使粒子从O运动到O′ 的时间增加Δt,求Δt的最大值。 考向3:多个电场和磁场的组合 [例4] (2021·山东卷)某离子实验装置的基本原理如图甲所示。Ⅰ区宽度为d,左边界与x轴垂直交于坐标原点O,其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0;Ⅱ区宽度为L,左边界与x轴垂直交于O1点,右边界与x轴垂直交于O2点,其内充满沿y轴负方向的匀强电场。测试板垂直x轴置于Ⅱ区右边界,其中心C与O2点重合。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子,加速后沿x轴正方向过O点,依次经Ⅰ区、Ⅱ区,恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为θ。忽略离子间的相互作用,不计重力。 (1)求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小v; [例4] (2021·山东卷)某离子实验装置的基本原理如图甲所示。Ⅰ区宽度为d,左边界与x轴垂直交于坐标原点O,其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0;Ⅱ区宽度为L,左边界与x轴垂直交于O1点,右边界与x轴垂直交于O2点,其内充满沿y轴负方向的匀强电场。测试板垂直x轴置于Ⅱ区右边界,其中心C与O2点重合。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子,加速后沿x轴正方向过O点,依次经Ⅰ区、Ⅱ区,恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为θ。忽略离子间的相互作用,不计重力。 (2)求Ⅱ区内电场强度的大小E; [例4] (2021·山东卷)某离子实验装置的基本原理如图甲所示。Ⅰ