专题3.2 带电粒子在电场、磁场中的运动（课件）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（老教材）

第二讲　带电粒子在电场、磁场中的运动 专题三　电场与磁场 命题角度 高考对本讲知识常考查带电粒子在匀强电场中的直线及类平抛运动、在有界匀强磁场中的圆周运动问题及临界问题，还有带电粒子在组合场、叠加场、交变场中的运动问题。 命题形式 高考中本部分内容常联系生产、生活、现代科技等实际情景命题，常以选择题或计算题的形式呈现，计算题一般为压轴题，题目难度较大。 内容索引 02 01 核心突破　素养提升 高考体验　情景预测 03 专 题 集 训 返回 核心突破　素养提升 考点一　带电粒子在电场中的运动 分析带电粒子在电场中运动的要点 带电粒子 在电场中 的直线 运动 动力学 观点能 量观点 匀强电场中：a＝ ，E＝ ，v2－v02＝2ad (1)匀强电场中：W＝qEd＝qU＝ mv2－ mv02； (2)非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1 带电粒子 在电场中 的类平抛 运动 运动 条件 (1)只受电场力； (2)初速度v0⊥E 运动 性质 匀变速曲线运动 ①沿初速度方向做匀速直线运动； ②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动 偏移量 y＝at2＝ 偏转角 tan θ＝ 例1 角度1　带电粒子在电场中的直线运动   当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107 m/s。已知加速电场的场强为1.3×105 N/C，质子的质量为1.67×10－27 kg，电荷量为1.6×10－19 C，则下列说法正确的是 A．加速过程中质子电势能增加 B．质子所受到的电场力约为2×10－15 N C．质子加速需要的时间约为8×10－6 s D．加速器加速的直线长度约为4 m √ √ 加速过程中，电场力对质子做正功，质子电势能减小，A错误；质子受到的电场力F＝qE＝1.6×10－19×1.3×105 N＝2.08×10－14 N，B错误；质子的加速度a＝ m/s2≈1.25×1013 m/s2，根据v＝v0＋at，得加速时间t＝8×10－7 s，C错误；根据v2－v02＝2ax，得加速的直线长度x＝4 m，D正确。 例2 角度2　带电粒子在电场中的加速与偏转 如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又沿偏转电场极板间的中心轴线从O点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出打到荧光屏上的P点，O′点为荧光屏的中心。已知电子质量m＝9.0×10－31 kg，电荷量e＝1.6×10－19 C，加速电场电压U0＝2 500 V，偏转电场电压U＝200 V，极板的长度L1＝6.0 cm，板间距离d＝2.0 cm，极板的末端到荧光屏的距离L2＝3.0 cm(忽略电子所受重力，结果均保留2位有效数字)。求： √ √ (1)电子射入偏转电场时的初速度v0； 答案： 3.0×107 m/s　 根据动能定理，有eU0＝ mv02 解得v0≈3.0×107 m/s。 (2)电子打在荧光屏上的P点到O′点的距离h； 答案：0.72 cm　 设电子在偏转电场中运动的时间为t，电子 射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量为y 电子在水平方向做匀速直线运动，有L1＝v0t 电子在竖直方向上做匀加速直线运动，有y＝ at2 根据牛顿第二定律，有 ＝ma，解得y≈0.36 cm 电子在偏转电场中做类平抛运动，射出偏转电场时速度的反向延长线 过水平位移的中点，由几何关系知 解得h＝0.72 cm。 (3)电子经过偏转电场的过程中电场力对它所做的功W。 答案：5.8×10－18 J 电子经过偏转电场的过程中电场力对它做的功 W＝ ey≈5.8×10－18 J。 针对练1. (多选)如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地进入电场线水平向右的加速电场E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么 A．偏转电场E2对三种粒子做功一样多 B．三种粒子打到屏上时的速度一样大 C．三种粒子运动到屏上所用时间相同 D．三种粒子一定打到屏上的同一位置 针对练2. (2022·浙江6月选考)如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场，板长为L(不考虑边界效应)。t＝0时刻，M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为 v0；平行M板向下的粒子，刚好从N板下端射出。不计重力和粒子间的相互作用，则 A．M板电势高于N板电势 B．两个粒子的电势能都增加 C．粒子在