2025届高考物理二轮复习新热点课件：电磁叠加场中的摆线运动

高考新热点——电磁叠加场中的摆线运动 年 级：高三年级 学 科：物理（教科版） 主讲人：张阁峰 学 校：四川省仁寿县铧强中学 PART 01 熟悉考情 把握方向 熟悉考情 把握方向 考情统计 考题 命题热点 题型 难度 2022全国甲卷 初速度为0：轨迹 选择 基础 2023江苏卷 初速度垂直电场：特殊位置、速度 计算 中等 2024甘肃卷 初速度垂直电场：最大速度 计算 基础 2024山东卷 初速度不垂直电场：时间、特殊位置 计算 困难 2024海南卷 初速度不垂直电场：最大速度、特殊位置 计算 困难 考情解读 从带电粒子进入叠加场的初速度不同方向进行考查； 考查的物理量主要有带电粒子运动过程中所处特殊位置及速度，到达特殊位置的运动时间。 题型以计算为主，整体难度偏大。 PART 02 回归课本 夯实基础 B v B E 回归课本 夯实基础 带电粒子在磁场中的特殊运动 B +q v O F洛 匀速圆周运动 +q v F洛 拓展 qE mg B E v qE qvB qvB=qE 匀速直线运动 迁移 qvB mg 【问题导入】 若电荷在叠加场中qvB≠qE(或qvB≠mg)，其运动情况又如何？如何处理该类问题？ 5 PART 03 知识拓展 强化能力 qE qv0B qE v0 知识拓展 强化能力 【探究活动一】 带电粒子（不计重力）垂直电场进入正交电磁叠加场 qv1B v1 v2 qv2B 初速度v0小时【qv0B<qE】 qv1B v1 v2 qv2B vmin=v1－v2=v0 vmax=v1+v2 特殊情形：v0=0 vmin=0 【变式】若带电粒子为负电荷，其轨迹有何不同？ 7 qv0B qE v0 qv0B qE v0 知识拓展 强化能力 【探究活动一】 带电粒子（不计重力）垂直电场进入正交电磁叠加场 qv1B v1 v2 qv2B 初速度v0大时【qv0B>qE】 qv1B v1 qv2B vmin=v1－v2 vmax=v1+v2=v0 初速度较大时 初速度很大时 v2 vmin=v2－v1 vmax=v1+v2=v0 【变式】若电荷初速度满足，其轨迹有何不同？ 8 知识拓展 强化能力 垂直于电场E方向的匀速(v1)直线运动 方法 分解速度v 配速v1 qv1B平衡qE 配速v2 洛伦兹力作用下的匀速(v2)圆周运动 实质 分解洛伦兹力qvB 带电粒子在电磁叠加场中的摆线运动处理 目的 分解运动 配速法 知识拓展 强化能力 【课堂练习1】如图所示，直线边界PQ下方存在垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m的小球，带正电q，从边界上a点静止释放，之后沿曲线经时间t到c点(图中c点未画出)时速度达到最大值，不计空气阻力，有关小球的运动，下列说法正确的是  A.小球最终将原路返回a点 B.小球到c点时，速度v= C.小球离开直线边界的最远距离为d= D.小球由a点运动到c点所需的时间t= B qv1B v1 v2 qv2B 0 mg 10 PART 04 思维迁移 提高素养 思维迁移 提高素养 【探究活动二】 带电粒子（不计重力）平行电场进入正交电磁叠加场 B E －q v0 qE qv0B qv1B v1 v2 qv2B vmin=v2－v1 vmax=v1+v2 v0 】 θ 思维迁移 提高素养 轨迹范围： qv2B圆周运动直径 位置速度： 带电粒子在电磁叠加场中的摆线运动规律 vmax=v1+v2 最低势能处 最高势能处 与初位置等势处 v=v0 vmin=v1－v2 能量守恒定律 思维迁移 提高素养 【课堂练习2】如图所示，在xOy坐标系中有三个区域，区域Ⅰ的宽度为L，存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E1，区域Ⅱ和区域Ⅲ存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，区域Ⅲ同时存在沿x轴正方向、大小为E2的匀强电场。质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从坐标原点O由静止释放，经区域Ⅰ的电场加速后，从M点进入区域Ⅱ，粒子穿过区域Ⅱ后从N点进入区域Ⅲ，此时速度方向与y轴正方向成60°角。已知E2=B，不计带电粒子的重力，只考虑粒子第一次在三个区域内的运动。 (1)求粒子经过M点时的速度大小v0； (2)求粒子在区域Ⅱ中运动的时间t； (3)求粒子在区域Ⅲ中运动时的最大速度vm 及此时所在的位置到y轴的距离s。 14 PART 05 课堂总结 作业布置 课堂总结 作业布置 【课堂总结】 方法 规律 【作业布置】 高考真题训练 板书设计 垂直于电场E方向的匀速(v1)直线运动 方法 分解速度v 配速v1 qv1B平衡qE 配速v2 洛伦兹力作用下的匀速(v2)圆周运动 实质 分解洛伦兹力qvB 带电粒子在电磁叠加场中的摆线运动处理流程 目的 分解运动 配速法 轨迹范围： qv2B圆周运动直径 位置速度： 带电粒子在电磁叠加场中的摆线运动规律 vmax=v1+v2 最低势能处 最高势能处 与初位置等势处 v=v0 vmin=v1－v2 能量守恒定律 课后作业 (2022·全国甲卷)空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面（xOy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 （2024·甘肃卷）质谱仪是科学研究中的重要仪器，其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U；Ⅱ为速度选择器，匀强电场的电场强度大小为E1，方向沿纸面向下，匀强磁场的磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里；Ⅲ为偏转分离器，匀强磁场的磁感应强度大小为B2，方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子（不计重力），加速后进入速度选择器做直线运动、 再由O点进入分离器做圆周运动，最后打到照相底片的P点处，运动轨迹如图中虚线所示。 （1）粒子带正电还是负电？求粒子的比荷。 （2）求O点到P点的距离。 （3）若速度选择器Ⅱ中匀强电场的电场强度大小变为E2（E2略大于E1）， 方向不变，粒子恰好垂直打在速度选择器右挡板的O’点上。 求粒子打在O’点的速度大小。 带正电 B 课后作业 (2023·江苏卷)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于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。 (1)求电场强度的大小E。 (2)若电子入射速度为v0/4，求运动到速度为v0/2时位置的纵坐标y1。 (3)若电子入射速度在0<v< v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标y2＝位置的 电子数N占总电子数N0的百分比。 E=Bv0 90% 如图，cd边界与x轴垂直，在其右方竖直平面内，第一、二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，第三、四象限存在垂直纸面向内的匀强磁场，磁场区域覆盖有竖直向上的外加匀强电场。在xOy平面内，某质量为m、电荷量为q带正电的绝缘小球从P点与cd边界成300角以速度v0射入，小球到坐标原点O时恰好以速度v0竖直向下运动，此时去掉外加的匀强电场。重力加速度大小为g，已知磁感应强度大小均为。求： （1）电场强度的大小和P点距y轴的距离； （2）小球第一次到达最低点时速度的大小； （3）小球从过坐标原点时到第一次到达最低点时所用时间。 E=mg/q 课后作业 (2024·海南卷)如图，在xOy坐标系中有三个区域，圆形区域Ⅰ分别与x轴和y轴相切于P点和S点。半圆形区域Ⅱ的半径是区域Ⅰ半径的2倍。区域Ⅰ、Ⅱ的圆心O1，O2连线与x轴平行，半圆与圆相切于Q点，QF垂直于x轴，半圆的直径MN所在的直线右侧为区域Ⅲ。区域Ⅰ、Ⅱ分别有磁感应强度大小为B、B/2的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向外。区域Ⅰ下方有一粒子源和加速电场组成的发射器，可将质量为m、电荷量为q的粒子由电场加速到v0。改变发射器的位置，使带电粒子在OF范围内都沿着y轴正方向以相同的速度v0沿纸面射入区域Ⅰ。已知某粒子从P点射入区域Ⅰ，并从Q点射入区域Ⅱ（不计粒子的重力和粒子间的影响） （1）求加速电场两板间的电压U和区域Ⅰ的半径R； （2）在能射入区域Ⅲ的粒子中，某粒子在区域Ⅱ中运动的时间最短，求该粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的总时间t； （3）在区域Ⅲ加入匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，电场强度的大小E=Bv0，方向沿x轴正方向。此后，粒子源中某粒子经区域Ⅰ、Ⅱ射入区域Ⅲ，进入区域Ⅲ时速度方向与y轴负方向的夹角成74°角。当粒子动能最大时，求粒子的速度大小及所在的位置到y轴的距离。 $$