第四板块 专题十一 主题一 带电粒子在组合场中的运动-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（老教材）

新高考方案·专题增分方略物理 专题十一带电粒子在复合场中的运动 带电粒子在复合场中的运动在高考命题中主要集中在带电粒子在组合场、叠加场、交变场中的运动问题 以及带电粒子在三种场中的科技应用问题，试题难度中等偏上，甚至作为压轴题考查。单独命题多以计算题的 形式呈现。针对本专题的高考命题特点，二轮复习时除了掌握基本知识和基本规律之外，还应注意与动力学知识 的融会贯通，很多题目是“电学搭台，力学唱戏”。另外对于新情境题目，要强化有效信息的提炼和建模能力，对 于多过程的复杂计算题目，要善于分阶段进行受力分析和运动分析。 本专题共设计3个教学主意，建议用时3课时 主题一 带电粒子在组合场中的运动 [典例示法·建模型] 1,带电粒子在组合场中的运动类型及求解方法 内充满匀强磁场I,磁感应强度大小为B,方向沿 作顿运动定律、 x轴正方向：一3d≤<0、≥0的空间内充满匀强 运动学公式 匀变速直线运动 求法 带电 动能定芈 酷场，腊感应强度大小为号B,方向平行于0 电访中 粒子 平面，与x轴正方向夹角为45：<0、y≤0的空 常规分解法 在电 类半抛运动 求法 间内充满沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、 场、 功能关系 磁场 带电量为十q的离子甲，从yOz平面第三象限内 小的 匀速直线运动 求法「 匀速直线运动公式 磁场中 距y轴为L.的点A以一定速度出射，速度方向与 运动 匀速圆周运动求法圈周运动公式，牛赖 轴正方向夹角为3，在yOz平面内运动一段时间 定律以及几何知识 后，经坐标原点O沿x轴正方向进入磁场【。 2.带电粒子在组合场中运动问题的解题步骤 不计离子重力。 明性质 要清楚场的性质、强弱、方向、范围等 带电粒子在通过不同的场区时，由受力情 定运动 况确定粒子在不同区域的运动情况 画轨迹 正确画出粒子在场中运动轨迹示意图 根据区域和规律的不同，将粒子的运动分 用规律 为几个阶段，对不同阶段选择合适的规律 -3d 处理 (1)当离子甲从A点出射速度为%时，求电场强 要明确带电粒子在通过不同场区的交界 找关系 处时速度大小和方向上的关系：前一个区 度的大小E: 城的末速度往往是后一个区域的初速度 (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m: [典例](2022·山东高考，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 (3)离子甲以的速度从0点沿：轴正方向第 磁场约束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型 次穿过xOy面进人磁场I,求第四次穿过 如图所示，在三维坐标系Qxy贮中，0<≤d空间： xOy平面的位置坐标（用d表示）。 74 第四板块电场与磁场 :(2)如图所示，在匀强磁场1中， [解题建模] 带电粒子在组合场中的运动问题一般具有多过程： 有guB=m 151 的特点，解决此问题常采用以粒子运动的轨迹为主线， 解得R-m巴 将多过程拆解成一个个单过程，然后针对每个过程来研 qB 同理，在匀强磁场Ⅱ中， 究受力情况和运动情况，特殊关注临界值，多解等情况。 3 如本题可拆解成以下几个过程： R=m-2m=2R1, 9·② qB (1)离子甲在匀强电场中做类斜抛运动。可用运动的 合成与分解的观点来解决。 根据几何关系可知离子从坐标原点垂直进入匀强 (2)离子甲在磁场I做匀速圆周运动，经半个周期进人 磁场I,从y轴上2R1位置垂直进入匀强磁场Ⅱ， 磁场Ⅱ。 之后在x轴上2R1位置再次进 、元高于在原场 (3)离子甲在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动，但其轨迹面与 入匀强磁场L。 内的轨还面多送认 Oz平面成45°，运动时间为半个周期。 则R1m=d, 为在y0:平面内 (4)离子甲以的速度在组合场中运动时，在磁场I 此时R2m=v2d<3d 2m 中做匀速圆周运动，轨迹为半圆，在磁场Ⅱ中也做 .. 由TnB= Rn得二以 孩处受通过在米 张态判断m 匀速圆周运动，轨迹也为半圆，类似螺旋线一样沿 (3)离子甲在磁场I、Ⅱ运动的 x轴正向前进 半径分别为 [解题观摩] R=iv-d (1)如图所示，当离子甲在电场中运动时，根据运动 R,=V2R,=②d R (2次 的合成与分解得 45 (3次 4次) 由(2)的分析，做出运动轨迹 如图所示，根据几何关系得 离子第四次穿过Oy平面的 x坐标为x=2R=d 儿处要羊生的 空阁建模复力 y坐标为y=2R1=d 6cosB:1=L,sin月-9吗 处要按电场 即第四次穿过xO)平面的位置坐标为(d,d,0)。 方向和唐点电 解得E= muo2sin 28 场第向分除 [答案] (1)m'sin29 (2)9Bd (3)(d,d,0) 2gL 2qL [考法全训·用模型] 考法1带电粒子的“电加速—磁偏转”运动 中点，磁场的磁感应强度为B,在a、b、c、d四个