新教材2024届高考物理一轮复习学案第十一章磁场专题强化二十带电粒子在组合场中的运动鲁科版

专题强化二十带电粒子在组合场中的运动目标要求1.掌握带电粒子在组合场中的运动规律和分析思路.2.学会处理磁场与磁场组合场、电场与磁场组合场中带电粒子的运动问题．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题型一磁场与磁场的组合磁场与磁场的组合问题实质就是两个有界磁场中的圆周运动问题，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．解题时要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．例1如图所示，在无限长的竖直边界AC和DE间，上、下部分分别充满方向垂直于平面ADEC向外的匀强磁场，上部分区域的磁感应强度大小为B0，OF为上、下磁场的水平分界线．质量为m、带电荷量为＋q的粒子从AC边界上与O点相距为a的P点垂直于AC边界射入上方磁场区域，经OF上的Q点第一次进入下方磁场区域，Q点与O点的距离为3a.不考虑粒子重力．(1)求粒子射入时的速度大小；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)要使粒子不从AC边界飞出，求下方磁场区域的磁感应强度大小B1应满足的条件；(3)若下方区域的磁感应强度B＝3B0，粒子最终垂直DE边界飞出，求边界DE与AC间距离的可能值．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________题型二电场与磁场的组合1．带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，在匀强磁场中做匀速圆周运动，如图所示．2．带电粒子在匀强电场中做类平抛(或类斜抛)运动，在磁场做匀速圆周运动，如图所示

考向1先电场后磁场例2(2018·全国卷Ⅰ·25)如图，在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．一个氕核eq\o\al(1,1)H和一个氘核eq\o\al(2,1)H先后从y轴上y＝h点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向．已知eq\o\al(1,1)H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60°，并从坐标原点O处第一次射出磁场.eq\o\al(1,1)H的质量为m，电荷量为q.不计重力．求：(1)eq\o\al(1,1)H第一次进入磁场的位置到原点O的距离；(2)磁场的磁感应强度大小；(3)eq\o\al(2,1)H第一次离开磁场的位置到原点O的距离．规范答题区评价项目(100分)自评得分书写工整，卷面整洁(20分)有必要的文字说明，指明研究对象、过程、所用规律(20分)列式规范，无连等式，无变形后公式(20分)无代数过程，有联立①②③式得(20分)结果规范，中间关键点有结果，矢量指明方向(20分)总分考向2先磁场后电场例3(2023·河北唐山市模拟)平面直角坐标系xOy中，直线OP与x轴正方向的夹角为30°，其上方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，下方存在匀强电场，电场强度方向与x轴负方向的夹角为60°，如图所示．质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速度v从坐标原点沿y轴正方向进入磁场，经磁场偏转后由P点进入电场，最后从x轴上的Q点离开电场，已知O、P两点间距离为L，PQ连线平行于y轴．不计粒子重力，求：(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；(2)匀强电场的电场强度E的大小．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向3粒子多次进出电场、磁场的运动例4(2021·广东卷·14)图是一种花瓣形电子加速器简化示意图，空间有三个同心圆a、b、c围成的区域，圆a内为无场区，圆a与圆b之间存在辐射状电场，圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于90°的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ.各区磁感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外．电子以初动能Ek0从圆b上P点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速，已知圆a与圆b之间电势差为U，圆b半径为R，圆c半径为eq\r(3)R，电子质量为m，电荷量为e，忽略相对论效应，取tan22.5°＝0.4.(1)当Ek0＝0时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角θ均为45°，最终从Q点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示，求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能；(2)已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射．当Ek0＝keU时，要保证电子从出射区域出射，求k的最大值．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例5(2023·福建省上杭县第一中学质检)如图所示，在x轴上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在x轴下方存在竖直向上的匀强电场．一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的P点(0，h)沿y轴正方向以一定初速度开始运动，一段时间后，粒子与x轴正方向成θ＝60°角第一次进入电场．不计粒子重力，求：(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小v；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)若粒子经过y轴上Q点时速度方向恰好与y轴垂直，匀强电场的电场强度大小E1；(3)若仅改变匀强电场电场强度的大小，使粒子在第一次离开电场后就能沿y轴正方向通过P点，改变后的匀强电场电场强度大小E.__________________________________________________________________________________________