第三板块 层级Ⅲ微专题Ⅲ “电场与磁场”计算大题解题研究（课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

层级Ⅲ　运用“一课一题”·掌握解题流程·计算大题“整化零” 微专题Ⅲ　 “电场与磁场”计算大题解题研究 01 02 目 录 一课一题 精研一题·胜做百题 多题一法 考法全练·思维归拢 3 01 一课一题 精研一题·胜做百题 xOy平面、与x轴正方向夹角为45°；z<0、y≤0的空间内充满沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、带电量为＋q的离子甲，从yOz平面第三象限内距y轴为L的点A以一定速度出射，速度方向与z轴正方向夹角为β，在yOz平面内运动一段时间后，经坐标原点O沿z轴正方向进入磁场Ⅰ。不计离子重力。 [思维建模] 物理过程 模型建立 正离子甲在电场中受沿y轴负向的电场力，从yOz平面内的A点以与z轴正方向夹角为β的速度射入电场 正离子甲在yOz平面内做类斜抛运动 正离子甲从O点以沿z轴正方向的速度射入匀强磁场Ⅰ，速度与匀强磁场Ⅰ方向垂直 正离子甲在yOz平面内做圆周运动，偏转半个周期进入匀强磁场Ⅱ 正离子甲从y轴射入匀强磁场Ⅱ，速度方向与磁场边界垂直，也与匀强磁场Ⅱ方向垂直 正离子甲在过入射点且与匀强磁场Ⅱ方向垂直的平面内做圆周运动，偏转半个周期进入匀强磁场Ⅰ 续表 [科学思维] [解题观摩] (1)如图甲所示， 将离子甲从A点的出射速度v0分解到沿y轴方向和z轴方向，离子受到的电场力沿y轴负方向，可知离子沿z轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向做匀减速直线运动，从A到O的过程，有 离子甲从第一次穿过到第四次穿过xOy平面的运动情境，如图丙所示 离子甲第四次穿过xOy平面的x坐标为x4＝2r2sin 45°＝d，y坐标为y4＝2r1＝d 故离子甲第四次穿过xOy平面的位置坐标为(d，d,0)。 [微点拨] (1)会用运动的合成与分解的思想处理带电粒子在电场中的类斜抛问题； (2)准确地在空间中根据磁场方向判断洛伦兹力方向并确定带电粒子轨迹圆所在的平面； (3)在空间图形中准确地找到带电粒子的位置关系。　　 02 多题一法 考法全练·思维归拢 考法1　带电粒子在组合场中的运动　 个性点拨：在组合场中，电场、磁场分区域存在，场的方向、粒子初速度的方向不同，其运动规律、轨迹也不相同。找出粒子在场与场交界处的速度、位置关系往往是解题的关键。 (1)求金属板间电势差U。 (2)求粒子射出磁场时与射入磁场时运动方向间的夹角θ。 (3)仅改变圆形磁场区域的位置，使粒子仍从图中O′点射入磁场，且在磁场中的运动时间最长。定性画出粒子在磁场中的运动轨迹及相应的弦，标出改变后的圆形磁场区域的圆心M。 [微点拨] 1．带电粒子在组合场中运动的分类 2．“5步”突破带电粒子在组合场中运动问题 考法2　带电粒子在叠加场中的运动　 2. (2023·江苏高考)霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。 解析：(1)由题知，入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动，则有Ee＝ev0B，解得E＝v0B。 [微点拨] “三步”解决带电粒子在叠加场中的运动问题 考法3　带电粒子在交变场中的运动　 个性点拨：找出粒子运动的周期性与交变电磁场周期性的关系往往是解决此类问题的关键。 3．两块面积和间距均足够大的金属板水平放置，如图1所示，金属板与可调电源相连形成电场，方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场，方向垂直xOy平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间O点放置一粒子源，可连续释放质量为m、电荷量为q(q>0)、初速度为零的粒子，不计重力及粒子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求： 粒子运动轨迹如图， 此时粒子速度方向向下，大小为v3，粒子运动的轨迹如图， [典例]　(2022·山东等级考，节选)中国“人造太阳”在核聚变实验方面取得新突破，该装置中用电磁场约束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型如图所示，在三维坐标系Oxyz中，0<z≤d空间内充满匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为B，方向沿x轴正方向；－3d≤z<0、y≥0的空间内充满匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小为B，方向平行于 (1)当离子甲从A点出射速度为v0时，求电场强度的大小E； (2)若使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动，求进入磁场时的最大速度vm； (3)离子甲以的速度从O点沿z轴正方向第一次穿过xOy面进入磁场Ⅰ，求第四次穿过xOy平面的位置坐标(用d表示)。 说明：由r2＝r1可知，只要离子不从下边界穿出，那就会从x轴沿z轴正方向回到磁场Ⅰ。 L＝v0cos β