高二物理（人教版）教学课件 选择性必修二 第一章 综合 融通（四）带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在复合场中的运动

(融会课—主题串知综合应用)综合•融通(四)通过本节课的学习掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点及分析方法,根据电场知识和磁场知识分析带电粒子在组合场中的运动规律;掌握带电粒子在叠加场中的受力情况和运动情况,能正确运用物理规律解决带电粒子在叠加场中的运动问题。1主题(一)带电粒子在组合场中的运动2主题(二)带电粒子在叠加场中的运动3课时跟踪检测CONTENTS目录主题(一)带电粒子在组合

场中的运动1.什么是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、磁场分时间段或分区域交替出现。2.分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的组合场区域,其运动情况随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成。知能融会通3.“磁偏转”和“电偏转”的比较

垂直进入磁场(磁偏转)垂直进入电场(电偏转)情景图受力FB=qv0B大小不变,方向总指向圆心,方向变化,FB为变力FE=qE,FE大小、方向不变,为恒力运动规律运动时间动能不变变化续表

(1)求第二象限内电场的电场强度大小;[答案]

1N/C

/方法技巧/带电粒子在组合场中运动问题的分析方法1.(多选)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+

(

)题点全练清

√√√

(3)若离子自O点进入磁场B运动到某一特殊位置时,再加一个垂直纸面向里的同方向的匀强磁场B1使离子做一个完整的圆周运动,然后磁场再恢复到初始数值以使粒子仍能从A点射出,求所加磁场磁感应强度B1的最小值。答案:3×10-4T

主题(二)带电粒子在叠加

场中的运动1.什么是叠加场电场、磁场、重力场叠加,或其中某两场叠加。2.是否考虑粒子重力(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等,因为其重力一般情况下与静电力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力。知能融会通(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的,按题目要求处理。(3)不能直接判断是否要考虑重力的,在进行受力分析与运动分析时,要结合运动状态确定是否要考虑重力。3.带电粒子在叠加场中的常见运动静止或匀速直线运动当带电粒子在叠加场中所受合力为零时,将处于静止状态或匀速直线运动状态匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与静电力大小相等、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较复杂的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[典例]

如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小为E=1N/C,同时存在着水平方向的匀强磁场,其方向与电场方向垂直,磁感应强度大小B=0.5T。有一带电微粒,质量m=1×10-7kg,电荷量q=+1×10-6C,从t=0时刻由O点开始以速度v在第一象限的竖直面内做匀速直线运动,取g=10m/s2,求:

/方法技巧/带电粒子在叠加场中运动问题的分析方法1.(2023·海南高考)如图所示,带正电的小球竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场,关于小球运动和受力的说法正确的是

(

)A.小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右B.小球运动过程中的速度不变C.小球运动过程中的加速度保持不变D.小球受到的洛伦兹力对小球做正功题点全练清√解析:根据左手定则,可知小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右,A正确;小球受洛伦兹力和重力作用,合力不为零且时刻变化,则小球运动过程中的速度、加速度都改变,B、C错误;洛伦兹力永不做功,D错误。

√

3.(2024·安徽高考)(多选)空间中存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B。一质量为m的带电油滴a,在纸面内做半径为R的圆周运动,轨迹如图所示。当a运动到最低点P时,瞬间分成两个小油滴Ⅰ、Ⅱ,二者带电量、质量均相同。Ⅰ在P点时与a的速度方向相同,并做半径为3R的圆周运动,轨迹如图所示。Ⅱ的轨迹未画出。已知重力加速度大小为g,不计空气浮力与阻力以及Ⅰ、Ⅱ分开后的相互作用,则

(

)

√√√

课时跟踪检测12345671.(2024·天津期末)一带电粒子在匀强磁场、匀强电场、重力场的复合场区域内运动,对于粒子的运动性质,下列说法正确的是

(

)A.粒子在复合场区域受力一定不平衡B.粒子可能做匀变速直线运动C.若粒子做曲线运动,则一定是匀速圆周运动D.若粒子做直线运动,则一定是匀速直线运动√67解析:粒子在复合场区域受到重力、电场力和洛伦兹力(若粒子运动方向与磁场方向共线,则不受洛伦兹力)共同作用,可能受力平衡,故A错误;若粒子的运动方向与磁场方向平行,则不受洛伦兹力,且若电场力和重力的合力方向与运动方向共线,则粒子做匀变速直线运动,故B正确,D错误;若粒子运动方向与重力、电场力和洛伦兹力的合力方向不共线,则会做曲线运动,不一定是匀速圆周运动,故C错误。1234515672.(2024·湖北高考)如图所示,在以O点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。圆形区域外有大小相等、方向相反、范围足够大的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子沿直径AC方向从A点射入圆形区域。不计重力,下列说法正确的是

(

)2341567

234√1567解析:在圆形匀强磁场区域内,沿着半径方向射入的粒子,总是沿着半径方向射出,根据圆的特点可知粒子的运动轨迹不可能经过O点,故A、B错误;若粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域用时最短,则根据对称性可知粒子运动轨迹如图甲所示,2341567

2341567

234√1567解析:带电粒子在电场和磁场中运动,打到a点的粒子所受电场力和洛伦兹力平衡,当电场水平向左、磁场垂直纸面向里时,α粒子受到水平向左的电场力和洛伦兹力,电子受到水平向右的电场力和洛伦兹力,均不能满足受力平衡打到a点,A错误;同理可知,D错误。电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外时,此时如果α粒子打在a点,则受到水平向左的电场力和水平向右的洛伦兹力平衡,qE=qvB,则电子受到水平向左的洛伦兹力大于水平向右的电场力,向左偏转,同理如果电子打在a点,则α粒子受到水平向左的电场力大于水平向右的洛伦兹力,向左偏转,均不会打在b点,B错误;同理可知,C正确。23415674.(多选)如图所示的xOy坐标系中,y轴左侧存在电场强度为E的匀强电场,电场方向平行于x轴,y轴右侧存在垂直坐标系所在平面向外的匀强磁场。一个比荷为k的带正电的粒子从x轴上的M点以某一初速度平行于y轴向上运动,经电场偏转后从y轴上的P点进入磁场,进入磁场时速度方向与y轴正方向成θ=60°角,粒子经磁场偏转后打到坐标原点O上。已知M点到O点的距离为L,不计粒子的重力,下列说法正确的是

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)2341567

234√√1567

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