2024届高考物理二轮复习导学案：专题09第01讲 带电粒子在复合场中的运动

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－026 微专题09 带电粒子在电磁场中的运动 第1讲 带电粒子在复合场中的运动 2024 .03. 24 1. 会分析处理带电粒子在组合场中运动的问题。 2. 知道带电粒子在复合场中几种常见的运动，掌握运动所遵循的规律。 考向1 带电粒子在组合场中的运动 1、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． 2、分析思路 ①画运动轨迹：根据受力分析和运动学分析，大致画出粒子的运动轨迹图． ②找关键点：确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关键． ③划分过程：将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规律处理． 3、常见粒子的运动及解题方法 ①处于电场中 Ⅰ、匀变速直线运动：利用牛顿第二定律、运动学公式、动能定理求解 Ⅱ、类平抛（斜抛）运动：利用运动的分解、功能关系求解 ②处于磁场中 Ⅰ、匀速直线运动：运动运动学公式求解 Ⅱ、匀速圆周运动：利用集合知识、圆周运动、牛顿第二定理求解 Ⅳ、螺旋运动：分解成直线运动和匀速圆周运动求解 [例1] （多选）（2023·海南·统考高考真题）如图所示，质量为，带电量为的点电荷，从原点以初速度射入第一象限内的电磁场区域，在（为已知）区域内有竖直向上的匀强电场，在区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，控制电场强度（值有多种可能），可让粒子从射入磁场后偏转打到接收器上，则（    ） A．粒子从中点射入磁场，电场强度满足 B．粒子从中点射入磁场时速度为 C．粒子在磁场中做圆周运动的圆心到的距离为 D．粒子在磁场中运动的圆周半径最大值是2 考向2 带电粒子在叠加场中的运动 1、磁场力、重力并存 ①若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. ②若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒. 2、电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子) ①若电场力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. ②若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂的曲线运动,可用动能定理求解. 3、电场力、磁场力、重力并存 ①若三力平衡,带电体做匀速直线运动. ②若重力与电场力平衡,带电体做匀速圆周运动. ③若合力不为零,带电体可能做复杂的曲线运动,可用能量守恒定律或动能定理求解. [例2] （2023·全国·高考真题）如图，一磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面（xOy平面）向里，磁场右边界与x轴垂直。一带电粒子由O点沿x正向入射到磁场中，在磁场另一侧的S点射出，粒子离开磁场后，沿直线运动打在垂直于x轴的接收屏上的P点；SP=l，S与屏的距离为，与x轴的距离为a。如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为E的匀强电场，该粒子入射后则会沿x轴到达接收屏。该粒子的比荷为（    ）     A． B． C． D． 考向3 带电粒子在交变场中的运动 解决带电粒子在交变电、磁场中的运动问题的基本思路： 受力分析 分析粒子在不同的变化场区的受力情况 过程分析 分析粒子在不同时间内的运动情况 找衔接点 找出衔接相邻两过程的物理量 选用规律 联立不同阶段的方程求解 [例3] 如图甲所示，在竖直平面建立xOy坐标，y轴沿竖直方向，x>0区域有沿y轴正方向的匀强电场。 现有一质量为m，带电量为+q的小球以速度v0从O点沿x轴正方向射入电场，恰好沿x轴做直线运动，取重力加速度为g。 （1）求匀强电场的场强大小E； （2）若小球过O点时在x>0区域加垂直纸面向里的匀强磁场B0，求小球第一次经过y轴的坐标； （3）若小球从O点与x轴正方向成θ角射入第一象限的同时在x>0区域加一按图乙规律变化的磁场，小球可以一直在第一象限内运动，设磁场方向垂直纸面向里为正。求小球从O点入射的θ角正弦值的范围。    一、带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的解题思路 1. 磁偏转：粒子垂直磁感线进入磁场→匀速圆周运动：画轨迹、找半径、定圆心。 2. 电偏转：粒子垂直电场线进入电场→类平抛运动：分解法（初速度方向：匀速直线运动；电场方向：匀变速直线运动） 二、带电粒子在复合场中运动问题的实际应用 1．（2022·全国·高考真题）空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面（平面）向里，电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是（　　） A B