1.3.2 带电粒子在复合场中的运动-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）

1.32带电粒子在复合场中的运动原卷版 目录 一、 【带电粒子在磁场和电场的组合场中运动知识点梳理】 1 二、 【带电粒子在磁场和电场重力场叠加场中的运动知识点梳理】 6 三、 【带电粒子在磁场和电场的叠加场中的运动知识点梳理】 9 四、 【带电粒子在电场和重力场中的运动知识点梳理】 11 1、 【带电粒子在磁场和电场的组合场中运动知识点梳理】 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、磁场交替出现 1．带电粒子在匀强电场、匀强磁场中可能的运动性质 在电场强度为E的匀强电场中 在磁感应强度为B的匀强磁场中 初速度为零 做初速度为零的匀加速直线运动 保持静止 初速度垂直场线 做匀变速曲线运动(类平抛运动) 做匀速圆周运动 初速度平行场线 做匀变速直线运动 做匀速直线运动 特点 受恒力作用，做匀变速运动 洛伦兹力不做功，动能不变 2.“电偏转”和“磁偏转”的比较 垂直进入匀强磁场(磁偏转) 垂直进入匀强电场(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 匀速圆周运动r＝，T＝ 类平抛运动vx＝v0，vy＝t x＝v0t，y＝t2 运动时间 t＝T＝ t＝，具有等时性 动能 不变 变化 电场中：加速直线运动 ⇓ 磁场中：匀速圆周运动 电场中：类平抛运动 ⇓ 磁场中：匀速圆周运动 磁场中：匀速圆周运动 ⇓ 电场中：匀变速直线运动 磁场中：匀速圆周运动 ⇓ 电场中：类平抛运动 规律运用及思路 ①带电粒子经过电场区域时利用动能定理或类平抛的知识分析； ②带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理； ③注意带电粒子从一种场进入另一种场时的衔接速度． 【带电粒子在磁场和电场的组合场中运动举一反三练习】 1．如图所示装置中，区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为和；Ⅱ区域内有垂直向外的水平匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、带电量为的带负电粒子（不计重力）从左边界O点正上方的M点以速度水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场，并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中。求： （1）粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径； （2）匀强磁场区域OP的宽度； （3）粒子从M点出发到第一次速度变为0所经历的时间。    2．如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第二象限内有沿y轴负方向的匀强电场，第三象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。M、N两平行金属板之间的电压为U，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从靠近N板的S点由静止开始加速，从y轴上的A点垂直于y轴射入电场，经x轴上的C点与x轴负方向成θ=60°角射入磁场，最后从y轴上的D点垂直于y轴射出磁场，粒子重力不计。求： （1）粒子在A点射入电场速度v0的大小； （2）A、C两点间的电势差UAC和粒子在磁场中运动的轨道半径r； （3）粒子从A到C的时间t1和从C到D的时间t2之比。 3．如图所示， 的区域存在沿x轴负方向的匀强电场，的区域存在垂直xOy纸面向外的匀强磁场，P（，0）点处有一个粒子源，可以向的区域发射质量为m，电荷量为q，速度大小为的带正电粒子，在所有到达y轴的粒子中，位置M（0，）点的粒子与P点距离最远，不计重力及粒子间的相互作用。 （1）求磁感应强度大小，及粒子进入电场前，在磁场中运动的最短时间； （2）若第一次从M点射出磁场的粒子，第二次从 OM的中点N射出磁场，求电场强度大小。    4．如图所示，在坐标系的的区域内分布着沿轴正方向的匀强电场，在的区域内分布着垂直于平面向里的匀强磁场，为电场和磁场的交界面，为磁场的上边界。现从原点处沿轴正方向发射出速率为、比荷（电荷量与质量之比）为的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与相切并返回磁场。已知电场强度，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求： （1）粒子第一次穿过时的速度大小和水平位移的大小； （2）磁场的磁感应强度的大小； （3）交界线上坐标为处有一粒子接收器，若某一粒子从原点处发射时开始计时，什么时刻粒子接收器能将该粒子捕获？（粒子接收器开启即可捕获粒子，不计捕获所需时间）    5．如图所示，在竖直面内的直角坐标系中，轴竖直，两点的坐标分别为和，第一象限内有方向与轴正方向夹角的匀强电场；第二象限内有匀强电场（图中未画出）和方向垂直坐标平面向里的匀强磁场；第三象限内有匀强电场（图中未画出）和方向垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小与第二象限内磁场的磁感应强度大小相等。现有一质量为、电荷量为的带正电小球，从点由静止开始沿直线运动，通过点后在第二