第三板块 层级Ⅰ 微专题Ⅰ-2 带电粒子在电场、磁场中的运动（课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（新教材）

带电粒子在电场、磁场中的运动 微专题 Ⅰ－2 01 02 目 录 命题视角(一)　带电粒子(体)在电场中的运动 命题视角(二)　带电粒子在有界磁场中的运动 2 01 命题视角(一)　 带电粒子(体)在电场中的运动 题点1　带电粒子(体)在电场中的直线运动 [例1]　(多选)如图所示，在密立根油滴实 验中，一个质量为m的带电油滴进入两块相距 为d的水平放置的平行板之间。未加电压时， 油滴可以速度v匀速通过平行板区域。若在两平板间加电压U，油滴将在电场中减速到零并保持静止。已知油滴运动时所受阻力大小与运动速度和油滴半径乘积成正比。重力加速度为g。则(　 ) [答案]　AC [微点拨] 求解带电粒子(体)在电场中的直线运动的技巧 要注意分析带电粒子是做匀速运动还是匀变速运动，匀速运动问题常以平衡条件F合＝0作为突破口进行求解，匀变速运动问题根据力和运动的关系可知，合力一定和速度在一条直线上，然后运用动力学观点或能量观点求解。 (1)运用动力学观点时，先分析带电粒子的受力情况，根据F合＝ma得出加速度，再根据运动学方程可得出所求物理量。 (2)运用能量观点时，在匀强电场中，若不计重力，电场力对带电粒子做的功等于粒子动能的变化量；若考虑重力，则合力对带电粒子做的功等于粒子动能的变化量。　　 题点2　带电粒子在匀强电场中的偏转 [例2]　如图所示，在正交坐标系xOy的第一、四象限内分别存在两个大小相等、方向不同的匀强电场，两组平行且等间距的实线分别表示两个电场的电场线，每条电场线与x轴所夹的锐角均为60°。一质子从y轴上某点A沿着垂直于电场线的方向射入第一象限，仅在电场力的作用下第一次到达x轴上的B点时速度方向正好垂直于第四象限内的电场线，之后第二次到达x轴上的C点，求： (1)质子在A点和B点的速率之比； (2)OB与BC长度的比值。 [答案]　(1)1∶2　(2)27∶64 [精练速过关] 答案：C　 解析：由于不知道两粒子的电性，故不能确定M板和N板的电势高低，A错误； 根据题意，垂直M板向右的粒子，到达N板时速度增加，动能增加，则电场力做正功，电势能减小；平行M板向下的粒子到达N板时电场力也做正功，电势能同样减小，B错误； 2．(多选)如图1所示，一倾角为30°的固定光滑绝缘斜面，上方存在沿斜面向下的匀强电场。一带电量为q＝1×105 C的物块(可视为质点)以一定初速度沿斜面上滑，在上滑过程中物块的动能Ek、电势能Ep与位移x的关系如图2所示。重力加速度g取10 m/s2，则物块质量m和电场强度的大小E分别为(　 ) A．m＝0.75 kg　　　　 B．m＝1 kg C．E＝1.25×10－5 N/C D．E＝2.5×10－5 N/C 答案：AC 02 命题视角(二)　 带电粒子在有界磁场中的运动 1．(2023·全国甲卷)(多选)光滑刚性绝缘圆筒内存在 着平行于轴的匀强磁场，筒上P点开有一个小孔，过P的 横截面是以O为圆心的圆，如图所示。一带电粒子从P 点沿PO射入，然后与筒壁发生碰撞。假设粒子在每次碰撞前、后瞬间，速度沿圆上碰撞点的切线方向的分量大小不变，沿法线方向的分量大小不变、方向相反；电荷量不变。不计重力。下列说法正确的是(　 ) [真题试能力] A．粒子的运动轨迹可能通过圆心O B．最少经2次碰撞，粒子就可能从小孔射出 C．射入小孔时粒子的速度越大，在圆内运动时间越短 D．每次碰撞后瞬间，粒子速度方向一定平行于碰撞点与圆心O的连线 答案：BD　 解析：由带电粒子在圆形磁场中的运动规律可知，带电粒子指向圆心射入，与筒壁碰撞后依然指向圆心，所以带电粒子不可能通过圆心O，A错误，D正确； 当带电粒子每次偏转60°撞击筒壁时，恰好经两次碰撞从小孔射出，B正确； 带电粒子速度越大，做圆周运动的半径越大，当偏转角度小于60°撞击筒壁时，带电粒子射出小孔前经历的撞击次数增加，在圆筒内运动时间可能变长，C错误。 答案：A　 3．(2022·广东高考)如图所示，一个立方体 空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区 域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z 轴平行的匀强磁场。一质子以某一速度从立方 体左侧垂直Oyz平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是(　 ) 答案：A　 解析：质子的运动轨迹在xOy平面内的投影为先做逆时针方向的匀速圆周运动，穿过MNPQ平面后再做顺时针方向的匀速圆周运动，故A正确，B错误； 质子的运动轨迹在xOz平面的投影是一条与x轴平行的线段，故C、D错误。 1．带电粒子在磁场中运动时的三个几何关系 [固本提素养] 两条线 入射点与出射点的连线，圆心与两条速度直线交点的连线，这两条线相互垂直 三个角 速度的偏转角等于圆心角；速度的偏转角等于弦切角的两倍