《（步步高）2016版高考物理 大二轮总复习与增分策略配套课件+配套文档专题五电场与磁场第2讲 带电粒子在复合场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（步步高）2016版高考物理 大二轮总复习与增分策略配套课件+配套文档专题五电场与磁场第2讲 带电粒子在复合场中的运动（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五 电场与磁场 高考题型 1 带电粒子在叠加场中的运动 高考题型 2 带电粒子在组合场中的运动分析 高考题型 3 带电粒子在周期性变化的电磁场中的运动分析 栏目索引 第 2讲 带电粒子在复合场中的运动 高考题型 1 带电粒子在叠加场中的运动 解题 方 略 带电粒子在叠加场中运动的处理方法 1 弄清叠加场的组成特点 2 正确分析带电粒子的受力及运动特点 3 画出粒子的运动轨迹 ， 灵活选择不同的运动规律 (1)若只有两个场且正交 ， 合力为零 ， 则表现为匀速直线运动或静止 例如电场与磁场中满足 力场与磁场中满足 力场与电场中满足 (2)若三场共存时，合力为零，粒子做匀速直线运动，其中洛伦兹
2、力 F (3)若三场共存时 ， 粒子做匀速圆周运动 ， 则有 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 ， 即 . (4)当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解 例 1 如图 1在 象限 ， 磁场方向 垂直 磁感应强度大小均为 B ； 电 场 方向水平向右 ， 电场强度大小均为 E 3 N/C. 一 个质量 m 10 7 电荷量 q 10 6 C 的 带正电粒子从 点以速度 象限 ， 恰好在 带电粒子在 取 g 10 m/ 图 1 (1)带电粒子在 解析 如 图粒子在复合场中做匀速直线运动 ， 设速度 ， 依题意得 ：重力 10 6 N， 电场力 F 电
3、 2 3 10 6 N 洛伦兹力： F 洛 2 2 10 6 N 由 2 m/s 3 ，所以： 60 速度 m/s， 方向斜向上与 0 答案 2 m/s 方向斜向上与 0 (2)带电粒子在 解析 带电粒子在 电场力 须与重力平衡 ， 洛伦兹力提供向心力 故电场强度： E mg q 1 N /C ，方向竖直向上 答案 1 N/C 方向竖直向上 (3)若匀速圆周运动时恰好未离开第 象限 ， 点应满足何条件 ？ 解析 如图带电粒子做匀速圆周运动恰好 未 离开 第 象限 ， 圆弧左边与 点 ； 0.2 m 洛伦兹力提供向心力： q v 0 B m v 20R ， 整理并代入数据得 R 0.2 m 由几
4、何知识得： R 0 0 m. 故： 点离 m. 答案 m 预测 1 如图 2所示 ， 在直角坐标系 限 存在沿 电场强度的 大 小 为 在 场 现有一质量为 m， 带电荷量为 子 从第二象限的 3L， L)以初速度 不计带电粒子的重力 图 2 (1)求匀强磁场的大小和方向 ； 解析 带电粒子 做匀速直线运动 ， 其所受合力为零 ， 带电粒子受到的电场力沿 所以带电粒子受到的洛伦兹力方向沿 根据左手定则判定磁场方向垂直纸面向外 根据带电粒子受到的洛伦兹力等于电场力 ， 即： 解得： B E 1 答案 E 1(2)撤去第二象限的匀强磁场 ， 同时调节电场强度的大小为 使带电粒子刚好从 L,0)进入
5、第三象限 ， 求电场强度 解析 撤去磁场后 ， 带电粒子仅受电场力作用做类平抛运动 根据牛顿第二定律： 2L y 轴方向： L 12 答案 m v 202 解得： E 2 m v 202 (3)带电粒子从 从 点进入第四象限 ， 若 求 的距离 解析 带电粒子穿过 由 解得： 则通过 B 点时的速度 v v 20 v 21 2 v 0 与 x 轴正方向的夹角 si n v 1v 22 45 带电粒子在第三象限做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 q v B m E 1 2 E 2 由 (1) 知 B E 12 E 2 由 解得： R 2 L ( 2 1) L . 答案 ( 2 1) L 高考题型
6、 2 带电粒子在组合场中的运动分析 解题 方 略 1 带电粒子在电场中常见的运动类型 (1) 匀变速直线运动：通常利用动能定理 12m 2m v 20来求解对于匀强电场，电场力做功也可以用 W 解 (2) 偏转 运动：一般研究带电粒子在匀强电场中的偏转问题对于 类平抛运动可直接利用平抛运动的规律以及推论；较复杂的曲线运动常用运动分解的方法来处理 2 带电粒子在匀强磁场中常见的运动类型 (1)匀速直线运动：当 v 带电粒子以速度 (2)匀速圆周运动：当 v 电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度做匀速圆周运动 3 设带电粒子在组合场内的运动实际上也是运动过程的组合 ， 解决方法如下： (1)分别
7、研究带电粒子在不同场区的运动规律在匀强磁场中做匀速圆周运动在匀强电场中，若速度方向与电场方向平行，则做匀变速直线运动；若速度方向与电场方向垂直，则做类平抛运动 (2)带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系处理 (3)当粒子从一个场进入另一个场时，分析转折点处粒子速度的大小和方向往往是解题的突破口 例 2 如图 3所示 ， 在第一象限有向下 的匀 强电 场 ， 在第四象限有垂直纸面向里 的有 界 匀强磁场 在 0， b)的 一 质量为 m， 电荷量为 不计 重 力 )， 以垂直于 入 匀 强电场 恰好从 2b,0)的 磁场位于 y x 4x、 纵轴 最终粒子从磁场右边界离开 求： 图
8、 3 (1)匀强电场的场强大小 E； 解析 粒子 在匀强电场中做类平抛运动： 竖直位移为 y b 12 水平位移为 x 2 b v 0 t 其加速度 a 可得电场强度 E m v 202 答案 m v 202 (2)磁感应强度 解析 根据动能定理 ， 设粒子进入磁场时的速度大小为 v 有 12 m v 2 12 m v 20 qE b 代入 E 可得 v 2 v 0 v 与正 x 轴的夹角 有 v 0v 22 所以 45 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有 q v B m B m 2 m v 0r m 4 b 2 2 b 可得 B m m v 0磁场越强 ， 粒子运动的半径越小 ， 从右边界射
9、出的最小半径即从磁场右上角 (4b,0)处射出 ， 由几何关系得： 答案 m v 0(3)磁感应强度 粒子能否从 (4b， 射出 ？ 画图说明 解析 不能 如图： 答案 不能，见解析图 预测 2 如图 4所示 ， 有三个宽度均相等的 区 域 、 、 ；区域 和 内分别有方向 垂 直 于纸面向外和向里的匀强磁场 (虚线为 磁场 边界 )， 区域 磁感应强度大小为 B， 某种 带 正电 的粒子 ， 从孔 示 与 夹角 30 的方向进入磁场 (不计重力 ) 已知速度为 粒子在区域 内运动都不从边界 射出 ， 且运动时间相同 ， 均为 图 4 (1) 试求出粒子的比荷速度为 2 v 0 的粒子从区域
10、射出时的位置离 O 1 的距离 L ； 解析 由 题意可得速度为 左侧 射入磁场 则粒子转过的圆心角为 53 故 t 0 56 T T 2 解得：53 对速度为 2 运动： 2 v 0 ) m 2 v 0 2r r 2 m v 0 6 v 0 t 05 由几何关系可得 L r 6 v 0 t 05 答案 53 v 0 t 05 (2) 若速度为 v 的粒子在区域 内的运动时间为t 05，在图示区域 中，O 1 O 2 上方加竖直向下的匀强电场， O 1 O 2 下方对称加竖直向上的匀强电场，场强大小相等，速度为 v 的粒子恰好每次均垂直穿过 、 、 区域的边界并能回到 O 1 点，求所加电场强度大小与区域 磁感应强度大小 解析 当速度为 v 时，在第 区域中 t t 05 ，圆心角 60 Bq v m R m 3 v t 05 第 区域的宽度为 d R 0 3 3 v t 010 在第 区域中， R (1 0 ) m t 2 x x 4d(n 0,1,2,3， ) 得 E 16 3 B v (2 n 1) 2 ( n 0 ,1,2,3 ) 在第 区域中，带电粒子做圆周运动的半径为 R 即m q m q 所以： B 2B. 答案
