专题课：带电粒子在复合场中的运动 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“带电粒子在复合场中的运动”专题，覆盖组合场、叠加场两大核心考点。依据高考评价体系梳理电偏转与磁偏转比较、运动阶段划分等考查要求，通过表格对比和“5步”突破法，明确类平抛运动、匀速圆周运动等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“对比归纳+典例精析+变式训练”策略，如例1结合类平抛规律与几何关系求解磁场强度，培养科学思维中的模型建构和科学推理素养。提供“运动阶段划分”“边界速度关联”等技巧，通过变式题强化叠加场中匀速圆周运动条件理解，助力学生掌握解题逻辑，教师可据此实施分层教学提升效率。

新课导入 专题课:带电粒子在复合场中的运动 学习任务一 带电粒子在组合场中的运动 [科学思维]组合场:电场与磁场分别位于一定的区域内,并不重叠,或在一定区域内电场、磁场交替出现. (1)带电粒子在电场、磁场组合场中的运动是指粒子从电场到磁场或从磁场到电场的运动.通常按时间的先后顺序分成若干个小过程,在每一运动过程中从粒子的受力性质、受力方向和速度方向的关系入手,分析粒子在电场中做什么运动,在磁场中做什么运动. 学习任务一 学习任务一 (2)“磁偏转”和“电偏转”的比较   电偏转 磁偏转 偏转条件 带电粒子以v⊥E进入匀强电场(不计重力) 带电粒子以v⊥B进入匀强磁场(不计重力) 受力情况 只受恒定的静电力F=Eq 只受大小恒定的洛伦兹力F=qvB,方向始终与速度方向垂直 运动情况 匀变速曲线运动(类平抛运动) 匀速圆周运动 学习任务一 （续表）   电偏转 磁偏转 运动轨迹 抛物线 圆弧 求解方法 利用类平抛运动的规律求解 x=v0t,y=at2,a=,tan θ= 利用牛顿第二定律、向心力公式求解 r=,T=,t=T= 例1 如图所示,在第一象限内有水平向右的匀强电场,电场强度大小E=,在第四象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场.在该平面内有一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从P点以初速度v0沿y轴负方向射出,P点的坐标为,粒子恰好能打到y轴上,不考虑粒子的重力,则匀强磁场的磁感应强度B的大小为 ( 　)　　　　　　　　　　　　　　　　 A. B. C. D. 学习任务一 C [解析]如图所示,粒子在电场中做类平抛运动,沿y轴负方向做匀速直线运动,有d=v0t,沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a==,则沿x轴正方向的位移x=at2=d,设射出电场时粒子的速度v方向与初速度v0方向的夹角为θ,根据类平抛运动的推论得tan θ=2=,则θ=60°,所以v==2v0,粒子在磁场中做匀速圆周运动,恰好打到y轴上时,轨迹与y轴相切,设粒子的轨迹 半径为r,根据几何关系得r+rcos 60°=2d+x,解得r=2d,粒子做匀 速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得B=,选项 C正确. 学习任务一 变式1 如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场.一质量为m、电荷量为e的电子从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动.当电子第一次穿越x轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x轴时,恰好到达D点.C、D两点均未在图中标出.已知A、C两点到坐标原点的距离分别为d、2d,不计电子的重力,求: (1)电场强度E的大小; 学习任务一 学习任务一 [答案] (1)　 [解析] (1)电子的运动轨迹如图所示 电子在电场中做类平抛运动,设电子从A运动到C的时间为t1,有 2d=v0t1 d=a a= 联立解得E= 变式1 如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场.一质量为m、电荷量为e的电子从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动.当电子第一次穿越x轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x轴时,恰好到达D点.C、D两点均未在图中标出.已知A、C两点到坐标原点的距离分别为d、2d,不计电子的重力,求: (2)磁感应强度B的大小; 学习任务一 学习任务一 [答案](2)　 [解析] (2)设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则tan θ==1 解得θ=45° 故v=v0 电子进入磁场后做匀速圆周运动,由洛伦兹力提 供向心力,有evB=m 由几何关系可知r=d 解得B= 变式1 如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场.一质量为m、电荷量为e的电子从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动.当电子第一次穿越x轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x轴时,恰好到达D点.C、D两点均未在图中标出.已知A、C两点到坐标原点的距离分别为d、2d,不计电子的重力,求: (3)电子从A运动到D经历的时间t. 学习任务一 学习任务一 [答案] (3) [解析] (3)由对称性可知,电子在电场中运动的时间为3t1= 电子在磁场中运动的时间t2=T=·= 故电子从A运动到D的时间t=3t1+t2= 学习任务二 “5步”突破带电粒子在组合场中的运动问题 [科学思维]叠加场:电场、磁场、重力场共同存在,或者其中两种场存在. 带电粒子在叠加场中的运动分类 ①静止或匀速直线运动:当带电粒子在叠加场中所受的合力为零时,将处于静止状态或做匀速直线运动. ②匀速圆周运动:当带电粒子所受的重力与电场力大小相等,方向相反时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动. ③一般变速曲线运动:当带电粒子所受合力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在同一条直线上,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线. 学习任务二 带电粒子在叠加场中的运动 学习任务二 例2 (多选)[2022·舟山中学月考] 如图所示,一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压为U的电场加速后,水平进入互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域(电场强度E和磁感应强度B已知),小球在此区域的竖直平面内做匀速圆周运动,重力加速度为g,则 (　 ) A.小球可能带正电 B.小球做匀速圆周运动的半径为r= C.小球做匀速圆周运动的周期为T= D.当电压U增大时,小球做匀速圆周运动的周期增大 学习任务二 BC 15 [解析]小球在该区域的竖直平面内做匀速圆周运动,则小球受到的静电力和重力大小相等、方向相反,所以小球带负电,A错误; 小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,有qvB=m,由动能定理得qU=mv2,且mg=qE,联立解得小球做匀速圆周运动的半径r=,故B正确; 由运动学公式有T=,联立可得T=,说明周期与电压U无关,故C正确,D错误. 学习任务二 变式2 (多选)[2023·学军中学期末] 场强大小为E的匀强电场和磁感应强度大小为B的匀强磁场正交.如图所示,质量为m的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,重力加速度为g,则下列结论正确的是( 　) A.粒子带负电,且电荷量q= B.粒子沿顺时针方向转动 C.粒子的速度大小v= D.粒子的机械能守恒 学习任务二 ABC [解析]带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动,有mg=qE,可得电荷量q=,根据电场强度方向和静电力方向判断出粒子带负电,故选项A正确; 由左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动,故选项B正确; 带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动,有mg=qE,根据洛伦兹力提供向心力得qvB=m,解得v=,故C正确; 由于静电力做功,所以机械能不守恒,故选项D错误. 学习任务二 学习任务二 带电粒子在叠加场中运动的分析思路 $