2027届高考物理一轮复习课件：第11章 专题提升课15　带电粒子在组合场和交变电、磁场中的运动

该高中物理高考复习课件聚焦“带电粒子在组合场和交变电、磁场中的运动”专题，依据高考评价体系梳理了组合场运动（热点）和交变电、磁场运动（常考点）两大核心考查方向，通过2025湖北卷、2024辽宁卷等真题分析，明确轨迹半径计算、运动周期求解等高频题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题精讲+模型建构+思维链指导”，如2025湖北卷例1通过洛伦兹力提供向心力结合几何关系突破轨迹问题，培养科学思维中的模型建构与科学推理素养。特设“电偏转与磁偏转对比表”，帮助学生精准区分运动模型，提升解题效率，教师可据此实施针对性教学，助力学生高考冲刺。

专题提升课15　带电粒子在组合场和交变电、 磁场中的运动 考点一　带电粒子在组合场中的运动 能力 高分练 课中 关键能力·可视思维 考点一 考点二 专题提升课15 例1 (2025湖北卷)如图所示,两平行虚线MN、 PQ间无磁场。MN左侧区域和PQ右侧区域内 均有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度 大小分别为B和2B。一质量为m、电荷量为q 的带正电粒子从MN左侧O点以大小为v0的初 速度射出,方向平行于MN向上。已知O点到 MN的距离为,粒子能回到O点,并在纸面内做周期性运动。 不计重力,求: (1)粒子在MN左侧区域中运动轨迹的半径; (2)粒子第一次和第二次经过PQ时位置的间距; (3)粒子的运动周期。 考点一 考点二 专题提升课15 答案 (1)　(2)　(3) 解析 (1)粒子在左侧磁场中运动,根据洛伦兹力提供向心力有qv0B= 可得R=。 考点一 考点二 专题提升课15 (2)粒子在左侧磁场运动,设从MN射出时速度方向与MN的夹角为θ,由于O到MN的距离为d=,结合R=, 根据几何关系可知θ=60°; 粒子在MN和PQ之间做匀速直线运动,所以粒子从PQ进入右侧磁场时与PQ的夹角θ=60°; 粒子在右侧磁场做匀速圆周运动有qv0·2B=,解得R'= 根据几何关系可知,粒子第一次和第二次经过PQ时位置的间距x=R'=。 考点一 考点二 专题提升课15 (3)由图可知 粒子在左边磁场中运动的时间为t1=T1= 粒子在右边磁场中运动的时间为t2=T2= 根据对称性可知,粒子在MN左侧进出磁场的距离为x0=R= 所以粒子从MN到PQ过程中运动的距离为l= 粒子在MN和PQ之间运动的时间为t3= 综上可知粒子完成完整运动回到O点的周期为T=t1+t2+t3=。 考点一 考点二 专题提升课15 例2 (2024辽宁卷改编)现代粒子加 速器常用电磁场控制粒子团的运动 及尺度。简化模型如图:Ⅰ、Ⅱ区 宽度均为L,存在垂直于纸面的匀强 磁场,磁感应强度等大反向;Ⅲ、Ⅳ 区为电场区,Ⅳ区电场足够宽;各区 边界均垂直于x轴,O为坐标原点。甲、乙为粒子团中的两个电荷量均为+q、质量均为m的粒子。如图,甲、乙平行于x轴向右运动,先后射入Ⅰ区时速度大小分别为v0和v0。甲到P点时,乙刚好射入Ⅰ区。乙经过Ⅰ区的速度偏转角为30°。甲到O点时,乙恰好到P点。 考点一 考点二 专题提升课15 已知Ⅲ区存在沿+x方向的匀强电场,电场强度大小E0=。不计粒子重力及粒子间相互作用,忽略边界效应及变化的电场产生的磁场。 (1)求磁感应强度的大小B。 (2)求Ⅲ区的宽度d。 考点一 考点二 专题提升课15 答案 (1)　(2)πL 解析 (1)作出乙在Ⅰ区的轨迹,如图所示。 根据牛顿第二定律,有 qv0B=m 乙经过Ⅰ区的速度偏转角为30°,则r=2L 解得B=。 考点一 考点二 专题提升课15 (2)甲在Ⅲ区运动的时间等于乙在Ⅰ、Ⅱ区运动的总时间,则 t0=T= 甲在Ⅲ区做初速度为v0的匀加速直线运动,有 d=v0t0+ 根据牛顿第二定律,有 qE0=ma 联立解得 d=πL。 考点一 考点二 专题提升课15 解题精要 “电偏转”和“磁偏转”的对比 比较项 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,如x=v0t,y=at2,a=,tan θ= 利用牛顿第二定律、向心力公式,如r=,T=,t= 考点一 考点二 专题提升课15 能力要语 1.磁场与磁场的组合 (1)带电粒子在两个磁场中的速度大小相同,但轨迹半径和运动周期往往不同。 (2)充分利用两段圆弧轨迹的衔接点与两圆心共线的特点,进一步寻找边角关系。 考点一 考点二 专题提升课15 2.电场与磁场的组合 (1)先电场后磁场。 ①带电粒子先在匀强电场中做匀加速直线运动,然后垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动,如图。 考点一 考点二 专题提升课15 ②带电粒子先在匀强电场中做类平抛运动,然后垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动,如图。 考点一 考点二 专题提升课15 (2)先磁场后电场。 ①进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反(如图甲所示)。 ②进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直(如图乙所示)。 粒子在电场中做加速或减速运动, 用动能定理或运动学公式列式 甲 粒子在电场中做类平抛运动, 用平抛运动知识分析 乙 考点一 考点二 专题提升课15 考点二　　带电粒子在交变电、磁场中的运动 专题提升课15 考点一 考点二 例3 (2024广东卷)如图甲所示,两块平行正对的金属板水平放置,板间加上如图乙所示幅值为U0、周期为t0的交流电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场,右侧分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。 专题提升课15 考点一 考点二 一带电粒子在t=0时刻从左侧电场某处由静止释放,在t=t0时刻从下板左端边缘位置水平向右进入金属板间的电场内,在t=2t0时刻第一次离开金属板间的电场,水平向右进入磁场,并在t=3t0时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的倍,粒子质量为m,忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。 (1)判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q; (2)求金属板的板间距离D和带电粒子在t=t0时刻的速度大小v; (3)求从t=0时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中,电场力对粒子做的功W。 专题提升课15 考点一 考点二 答案 (1)正电　　(2)　π　(3) 解析 本题考查带电粒子在组合场中的运动。(1)根据带电粒子在金属板右侧磁场中的运动轨迹结合左手定则可知,粒子带正电。粒子在磁场中运动的周期为T=2t0 根据qvB=m,T=,得T= 则粒子所带的电荷量q=。 专题提升课15 考点一 考点二 (2)若金属板的板间距离为D,则板长为,粒子在板间运动时,=vt0 粒子离开金属板时竖直速度为零,则竖直方向y=2× 在磁场中时qvB=m 其中y=2r= 联立解得v=π D=。 专题提升课15 考点一 考点二 (3)带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图,由(2)的计算可知金属板的板间距离D=3r,则粒子在3t0时刻再次进入中间的偏转电场,在4t0时刻进入左侧的电场做减速运动,速度为零后反向加速,在6t0时刻再次进入中间的偏转电场,6.5t0时刻碰到上极板,因粒子在偏转电场中运动时,在时间t0内电场力做功为零,在左侧电场中运动时,往返一次电场力做功也为零,可知整个过程中只有开始进入左侧电场时电场力做功和最后0.5t0时间内电场力做功,则W=mv2+Eq×。 专题提升课15 考点一 考点二 破题思维链 解决交变电、磁场问题的基本思路 专题提升课15 考点一 考点二 解题精要 1.粒子在交变场中的运动情况不仅与交变电磁场的变化规律有关,还与粒子进入场的时刻有关。 2.周期性变化的电、磁场会使带电粒子顺次经历不同特点的电、磁场,从而具有周期性,注意分析带电粒子的运动周期与电场周期、磁场周期的关系。 3.带电粒子在交变电磁场中运动仍遵循牛顿运动定律、运动的合成与分解、动能定理、能量守恒定律等力学规律,所以此类问题的研究方法与质点动力学相同。 专题提升课15 考点一 考点二 $