高三物理一轮复习 05 带电粒子在电磁场中的运动导学案

1、带电粒子在电磁场中的运动【课题】带电粒子在电磁场中的运动【导学目标】1、掌握带电粒子在电、磁场中的受力特点和运动规律；2、会用力学有关规律分析和解决带电粒子在复合场中的运动问题。【导入】一、电场力和洛仑兹力的比较1、在电场中的电荷，不管其运动与否，均始终受到电场力作用；而磁场仅仅对运动着的，且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力作用2、电场力大小与电荷运动速度无关；而洛仑兹力大小与电荷运动速度有关3、电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛仑兹力的方向始终既和磁场方向垂直，又和速度方向垂直4、电场力既可以改变电荷运动的速度方向，也可以改变电荷运动速度的大小；而洛仑兹力只能改变电荷运动速度的

2、方向，不能改变其速度的大小5、电场力可以对电荷做功，且电场力做功与路径无关，能改变电荷的动能洛仑兹力不对电荷作功，不改变电荷的动能二、解决带电粒子在电磁场中运动问题的方法带电粒子在复合场中的运动分析方法和力学问题的分析方法基本相同，不同之处是多了电场力和洛仑兹力。 1力和运动的观点：在正确分析受力情况的前提下，根据粒子的受力情况和初始状态，利用 Fma的瞬时性，分析其运动情况，寻找解题的突破口 2利用功和能的观点：在很多情况中带电粒子在复合场中的运动是任意曲线运动，同时根据场力做功的特点，处理这类问题往往利用动能定理，能量守恒比较方便【导研】例1如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间

3、电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：匀强电场场强E的大小；粒子从电场射出时速度v的大小；粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。 例2如图，POy区域内有沿y轴正方向的匀强电场，POx区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OP与x轴成角不计重力的负电荷，质量为m、电量为q，从y轴上某点以初速度v0垂直电场方向进入，经电场偏转后垂直OP进入磁场，又垂直x轴离开磁场求：(1)电荷进入磁场时的速度大小 (2)电场力对电荷做的功 (3)电场强度E与磁感应强度B的比值例3

4、在竖直平面内，以虚线为界分布着如图所示的匀强电场和匀强磁场，其中匀强电场的方向竖直向下，大小为E；匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B.虚线与水平线之间的夹角为45，一个带负电荷的粒子在O点以速度v0水平射入匀强磁场，已知带电粒子所带的电荷量为q，质量为m(重力忽略不计，电场、磁场区域足够大)求：(1)带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离；(2)带电粒子从O点开始到第3次通过虚线时所经历的时间；(3)带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离【导练】1、如图所示，在竖直虚线MN和MN之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子(不计重力)以初速度v0由A点进入这个区域，带电粒子

5、沿直线运动，并从C点离开场区如果撤去磁场，该粒子将从B点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从D点离开场区则下列判断正确的是 ( )A该粒子由B、C、D三点离开场区时的动能相同B该粒子由A点运动到B、C、D三点的时间均不相同C匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B之比v0D若该粒子带负电，则电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向外xabcByOPEv02、如图所示的平面直角坐标系xoy，在第象限内有平行于轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第象限的正三角形区域内有匀强电场，方向垂直于xoy平面向里，正三角形边长为L，且边与y轴平行。一质量为、电荷量为q的粒子，从y轴上的点，以大小为的速度沿x轴正方向

6、射入电场，通过电场后从x轴上的点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负方向成45角，不计粒子所受的重力。求：（1）电场强度E的大小；（2）粒子到达点时速度的大小和方向；（3）区域内磁场的磁感应强度的最小值。3、如图所示，坐标平面第象限内存在大小为E=4105N/C方向水平向左的匀强电场，在第象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。质荷比为N/C的带正电粒子从x轴上的A点以初速度v0=2107m/s垂直x轴射入电场，OA=0.2m，不计重力。求：（1）粒子经过y轴时的位置到原点O的距离；AOExyv0（2）若要求粒子不能进入第三象限，求磁感应强度B的取值范围（不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况）。4、如图(甲)所示，两平行金属板间接有如图(乙)所示的随时间t变化的电压u，两板间电场可看作是均匀的，且两板外无电场，极板长L=0.2m，板间距离d=0.2m，在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场，MN与两板中线OO垂直，磁感应强度B=5103T，方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子流沿两板中线OO连续射入电场中，已知每个粒子的速度v0=105m/s，比荷q/m=108C/kg，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的。（1）试求带电粒子射出电场时的最大速度。（2）证明任意时刻