第1章 专题提升课5 带电体(或带电粒子)在组合场中的运动-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册教用课件(鲁科版)

专题提升课5　带电体(或带电粒子) 在组合场中的运动 1 专题　深度剖析 1 内容 索引 随堂　巩固落实 2 专题　深度剖析 PART 01 第一部分 3 微专题一　带电粒子在组合场中的运动 1．带电粒子在匀强电场中运动(v0为初速度) (1)若v0与电场线平行，则粒子做匀变速直线运动； (2)若v0与电场线垂直，则粒子做类平抛运动。 2．带电粒子在匀强磁场中运动(v0为初速度) (1)若v0与磁感线平行，则粒子做匀速直线运动； (2)若v0与磁感线垂直，则粒子做匀速圆周运动。 返回导航 专题　深度剖析 3．基本思路和方法 返回导航 专题　深度剖析 角度1　磁场与磁场的组合 　　　(2024·江苏扬州统考)如图所示，真空区域有宽度 为L、磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面 向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为m、电荷量为q的 带正电粒子(不计重力)沿着与MN夹角θ＝30°的方向垂直 射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场，磁场半径为L，方向垂直于纸面向外，离开圆形磁场时速度方向与水平方向夹角为60°，求： 返回导航 专题　深度剖析 (1)粒子射入磁场的速度大小； 返回导航 专题　深度剖析 (2)粒子在矩形磁场中运动的时间； 返回导航 专题　深度剖析 (3)圆形磁场的磁感应强度。 返回导航 专题　深度剖析 角度2　先电场后磁场 　　　(2024·辽宁大连期末)在如图所示的平面直角坐 标系xOy中，第一象限区域内有沿y轴负方向的匀强电 场，第三象限和第四象限区域内有垂直于xOy平面(纸 面)向里的匀强磁场，第三象限的磁场的磁感应强度大 小为B。现有一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子，以 初速度v0从坐标为(2L，L)的A点沿x轴负方向进入匀强电场后，恰好从坐标原点O进入第三象限，继而经y轴上的P点(未画出)进入第四象限，然后又垂直于x轴进入第一象限，不计粒子所受的重力，求： 返回导航 专题　深度剖析 (1)第一象限内匀强电场的电场强度大小E； 返回导航 专题　深度剖析 (2)P点坐标； 返回导航 专题　深度剖析 返回导航 专题　深度剖析 (3)粒子在第四象限运动的时间t。 返回导航 专题　深度剖析 　　　(2023·安徽淮北一中期末)在平面直角坐标系 的第一象限内有沿x轴负方向的匀强电场，在第二、 三象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，在第 四象限内有M、N两个水平的平行金属板，之间的 电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子 (不计粒子所受重力)从靠近M板的S点由静止开始做加速运动，从x轴上x＝l处的A点沿y轴正方向垂直于x轴射入电场，从y＝2l的C点离开电场，经磁场后再次到达x轴时刚好从坐标原点O处经过。求： 返回导航 专题　深度剖析 (1)粒子运动到A点的速度大小； 返回导航 专题　深度剖析 (2)电场强度E和磁感应强度B的大小。 返回导航 专题　深度剖析 返回导航 专题　深度剖析 角度3　先磁场后电场 　　　(2024·河南高二联考期中)如图所示，在平面直角 坐标系xOy中，第Ⅰ象限内存在匀强电场，电场方向沿y 轴负方向，第Ⅱ象限内存在垂直于xOy平面、半径为R的 有界圆形匀强磁场，边界线与x轴相切于A点、与y轴相 切于M点，第Ⅳ象限存在矩形边界的匀强磁场(图中未画 出)，第Ⅱ、Ⅳ象限匀强磁场的磁感强度大小相等、方向相反。有一电荷量为q、质量为m的带正电的离子从P点(－R，2R)以初速度v0向着圆心方向射入磁场，从M点进入电场，从x轴上的N(2R，0)点进入第Ⅳ象限矩形边界的匀强磁场内，经磁场偏转后，粒子打到－y轴上的Q点时速度方向与－y轴成45°角，粒子所受重力不计。 返回导航 专题　深度剖析 (1)匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为多大？ 返回导航 专题　深度剖析 返回导航 专题　深度剖析 (2)求第Ⅳ象限内矩形磁场面积的最小值。 返回导航 专题　深度剖析 返回导航 专题　深度剖析 返回导航 专题　深度剖析 (1)小球从A点抛出的初速度大小v0； [解析]　小球在第Ⅰ象限做平抛运动，设所用时间为t1，由运动学规律得x＝________，y＝______________ 可得t1＝0.2 s，v0＝2 m/s。 v0t1 [答案]　2 m/s　 返回导航 专题　深度剖析 (2)小球在第Ⅳ象限运动的半径； gt1 返回导航 专题　深度剖析 (3)小球从A点出发到第三次经过y轴负半轴所用的总时间。 [解析]　分析可知小球刚好经过半个圆周到达y轴的N点，如图所示。 由几何关系可知，N点的坐标为_________________ 小球第一次在第Ⅳ象限运动的时间t2＝______＝0.1π s 接着，小球沿与y轴成夹角45°方向进入第Ⅲ象限，由 于所受电场力和重力大小相等，其合力方向恰与小球 进入第Ⅲ象限的初速度v的方向相反，故小球在第Ⅲ象 限做类竖直上抛运动，则由牛顿第二定律可得a＝______＝______ 由运动规律可知t3＝______＝0.4 s (0，－0.4 m) 返回导航 专题　深度剖析 1.071 s [答案]　1.071 s 返回导航 专题　深度剖析 随堂　巩固落实 PART 02 第二部分 29 返回导航 随堂　巩固落实 (1)第一次进入磁场时的速度大小和方向； 返回导航 随堂　巩固落实 返回导航 随堂　巩固落实 (2)第一次进入磁场后再次返回电场时到坐标原点的距离。 答案：0.3 m 返回导航 随堂　巩固落实 2．如图，在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小未知；在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上y＝h处以速度v0沿x轴正方向射出，粒子进入磁场时，速度方向与x轴正方向夹角为60°，并从坐标原点O处第一次射出磁场，不计粒子所受重力。求： 返回导航 随堂　巩固落实 (1)电场强度E的大小； 返回导航 随堂　巩固落实 (2)电场强度E与磁感应强度B的比值。 返回导航 随堂　巩固落实 返回导航 随堂　巩固落实 [解析]　如图所示，当粒子从O点进入第三象限磁场，粒子做圆周运动，设速度为v，则v＝ 由类平抛关系式vy＝at＝t＝v0 联立得v＝v0 [答案]　(0，－)　 [答案]　 gt [解析]　设小球平抛到M点时的速度大小为v，方向与x轴正方向的夹角为θ，竖直分速度为vy，则 vy＝____，tan θ＝_______，v＝ 解得v＝2 m/s，θ＝45° 在第Ⅳ象限，小球恰能做匀速圆周运动，则其所受重力与电场力等大、反向， 洛伦兹力提供向心力，故qvB＝__________ 解得轨道半径R＝0.2 m。 g $