《广西专版2023_2024学年新教材高中物理第1章安培力与洛伦兹力习题课二带电粒子在复合场中的运动课件新人教版选择性必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广西专版2023_2024学年新教材高中物理第1章安培力与洛伦兹力习题课二带电粒子在复合场中的运动课件新人教版选择性必修第二册（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课习题课二二带电粒子带电粒子在复合场中的运动在复合场中的运动课堂堂要点解要点解读素养素养目目标定位定位随随 堂堂 训 练素养目标定位目目 标标 素素 养养1.知道复合场的概念。知道复合场的概念。2.能够运用运动组合的理念分析带电粒子在组合场中的运动。能够运用运动组合的理念分析带电粒子在组合场中的运动。3.能分析带电粒子在叠加场中的受力情况和运动情况能分析带电粒子在叠加场中的受力情况和运动情况,能够正能够正确选择物理规律解答问题。确选择物理规律解答问题。课堂要点解读一一 复合复合场的分的分类知识讲解1.组合场。组合场。2.叠加场。叠加场。二二 带电粒子粒子在在组合合场中的运中的运动知识讲解1
2、.组合场组合场:电场与磁场各位于一定的区域内电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠并不重叠,一般为一般为两场相邻或在同一区域电场、磁场交替出现。两场相邻或在同一区域电场、磁场交替出现。2.要正确进行受力分析要正确进行受力分析,确定带电粒子的运动状态。确定带电粒子的运动状态。(1)仅在电场中运动。仅在电场中运动。若初速度若初速度v0与电场线平行与电场线平行,粒子做匀变速直线运动粒子做匀变速直线运动;若初速度若初速度v0与电场线垂直与电场线垂直,粒子做类平抛运动。粒子做类平抛运动。(2)仅在磁场中运动。仅在磁场中运动。若初速度若初速度v0与磁感线平行与磁感线平行,粒子做匀速直线运动粒子做匀速直线运
3、动;若初速度若初速度v0与磁感线垂直与磁感线垂直,粒子做匀速圆周运动。粒子做匀速圆周运动。3.“磁偏转磁偏转”和和“电偏转电偏转”的比较的比较。比较项比较项电偏转电偏转磁偏转磁偏转偏转条件偏转条件带电粒子以带电粒子以vE进入匀进入匀强电场强电场(不计重力不计重力)带电粒子以带电粒子以vB进入匀进入匀强磁场强磁场(不计重力不计重力)受力情况受力情况 只受恒定的静电力只受恒定的静电力F=Eq只受大小恒定的洛伦兹只受大小恒定的洛伦兹力力F=qvB运动情况运动情况 类平抛运动类平抛运动匀速圆周运动匀速圆周运动4.四种常见的运动模型四种常见的运动模型。带电粒子先在电场中做匀加速直线运动,然后垂直进入磁场
4、做圆周运动带电粒子先在电场中做类平抛运动,然后垂直进入磁场做圆周运动带电粒子先在磁场中做圆周运动,然后垂直进入电场做类平抛运动带电粒子先在磁场中做圆周运动,然后垂直进入磁场做圆周运动5.三种常用的解题方法。三种常用的解题方法。(1)带电粒子在电场中做加速运动带电粒子在电场中做加速运动,根据动能定理求速度。根据动能定理求速度。(2)带电粒子在电场中做类平抛运动带电粒子在电场中做类平抛运动,需要用运动的合成和分需要用运动的合成和分解处理。解处理。(3)带电粒子在磁场中的圆周运动带电粒子在磁场中的圆周运动,可以根据磁场边界条件可以根据磁场边界条件,画画出粒子轨迹出粒子轨迹,用几何知识确定半径用几何知
5、识确定半径,然后用洛伦兹力提供向心然后用洛伦兹力提供向心力和圆周运动知识求解。力和圆周运动知识求解。特别提醒特别提醒分析分析带电粒子的运动过程带电粒子的运动过程,画出运动轨迹是解题的关键。从画出运动轨迹是解题的关键。从一个场射出的末速度是进入另一个场的初速度一个场射出的末速度是进入另一个场的初速度,因此两场界因此两场界面处的速度面处的速度(大小和方向大小和方向)是联系两运动的桥梁是联系两运动的桥梁,求解速度是重求解速度是重中之重中之重。(1)求电场强度求电场强度E的大小的大小;(2)求磁感应强度求磁感应强度B的大小。的大小。答案答案:(1)5 000 V/m(2)1 000 T(2)粒子到达粒
6、子到达P2时速度沿时速度沿x方向的分量仍为方向的分量仍为v0,表示速度和表示速度和x轴轴的夹角的夹角,根据类平抛运动特点根据类平抛运动特点,速度反向延长线过水平位移中速度反向延长线过水平位移中点点,则有则有方法技巧方法技巧解决带电粒子在组合场中运动问题的思路与解决带电粒子在组合场中运动问题的思路与方法方法学以致用1.边长为边长为l的正方形区域内有电场强度为的正方形区域内有电场强度为E0的匀强电场的匀强电场,方向方向垂直于垂直于x轴向上轴向上,O为正方形左边界的中点为正方形左边界的中点,如图甲所示。某种如图甲所示。某种带正电的粒子从带正电的粒子从O点以速度点以速度v0沿沿x轴正方向射入电场后轴正
7、方向射入电场后,恰好恰好从电场上边界的中点从电场上边界的中点A射出电场射出电场,整个环境为真空且忽略粒子整个环境为真空且忽略粒子重力。重力。甲甲 乙乙解析解析:(1)粒子在电场中沿水平方向做匀速直线运动粒子在电场中沿水平方向做匀速直线运动,竖直方向竖直方向做匀加速直线运动做匀加速直线运动,则则三三 带电粒子粒子在叠加在叠加场中的运中的运动知识讲解1.带电粒子在叠加场中运动的处理方法。带电粒子在叠加场中运动的处理方法。2.带电粒子在叠加场中运动的几种情况带电粒子在叠加场中运动的几种情况。如图所示如图所示,匀强磁场垂直于纸面向里匀强磁场垂直于纸面向里,匀强电场竖直向下。一匀强电场竖直向下。一带负电
8、的粒子从左边沿水平方向射入叠加场区域。带负电的粒子从左边沿水平方向射入叠加场区域。(1)若考虑重力若考虑重力,且且mg=qE,则粒子做匀速圆周运动。则粒子做匀速圆周运动。(2)若不计重力若不计重力,且且qvB=qE,则粒子做匀速直线运动。则粒子做匀速直线运动。(3)若不计重力若不计重力,且且qvBqE,则粒子做变加速曲线运动。则粒子做变加速曲线运动。典例剖析【例【例2】(多选多选)(2023湖南长沙高二期中湖南长沙高二期中)如图所示如图所示,质量为质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电粒子的带正电粒子(忽略粒子重力忽略粒子重力),以速度以速度v0沿沿OO方方向垂直射入相互正交的竖直向下的匀强电
9、场和垂直于匀强电向垂直射入相互正交的竖直向下的匀强电场和垂直于匀强电场向里的匀强磁场中场向里的匀强磁场中,匀强电场的电场强度为匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的匀强磁场的磁感应强度为磁感应强度为B。经过该区域中的。经过该区域中的P点的速率为点的速率为vP,此时侧移此时侧移量为量为s,若若 ,下列说法正确的是下列说法正确的是()答案答案:BC 方法技巧方法技巧复合复合场中运动问题的求解场中运动问题的求解技巧技巧带电粒子带电粒子在复合场中的运动问题仍是一个力学问题在复合场中的运动问题仍是一个力学问题,求解思求解思路与力学问题的求解思路基本相同路与力学问题的求解思路基本相同,仍然按照对带电粒子进仍然
10、按照对带电粒子进行受力分析行受力分析,运动过程分析运动过程分析,充分挖掘题目中的隐含条件充分挖掘题目中的隐含条件,根据根据不同的运动情况建立相应的方程。不同的运动情况建立相应的方程。学以致用2.如图所示如图所示,竖直平面内存在互相垂直的匀强磁场和匀强电场竖直平面内存在互相垂直的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度大小为磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里方向垂直于纸面向里,电场强度方向水电场强度方向水平向右。一质量为平向右。一质量为m、电荷量为、电荷量为q的带电小球的带电小球(视为质点视为质点)以某以某一速度从一速度从M点沿着与水平方向成点沿着与水平方向成30角的直线运动到角的直线运动到N点点,M
11、N的长度为的长度为l,重力加速度为重力加速度为g,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.小球带小球带负电负电 D.仅将电场方向逆时针旋转仅将电场方向逆时针旋转90,其余条件不变其余条件不变,小球可做匀速小球可做匀速圆周运动圆周运动答案答案:C随堂训练1.(2023广西一模广西一模)如图所示如图所示,a、b、c、d四种正离子四种正离子(不计重不计重力力)垂直地射入匀强磁场和匀强电场相互垂直的区域里垂直地射入匀强磁场和匀强电场相互垂直的区域里,a、b分别向上、下极板偏转分别向上、下极板偏转,c、d沿直线通过该区域后进入另一沿直线通过该区域后进入另一匀强磁场匀强磁场,分别沿不同半径做圆周运动分别沿
12、不同半径做圆周运动,下列说法正确的下列说法正确的是是()A.平行板电容器的上极板电势低平行板电容器的上极板电势低B.c、d两离子的比荷不同两离子的比荷不同C.c、d两离子的电荷量一定不同两离子的电荷量一定不同D.a、b两离子的电荷量一定不同两离子的电荷量一定不同答案答案:B2.如图所示如图所示,空间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向外空间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场的匀强磁场,一带电液滴从静止开始自一带电液滴从静止开始自A点沿曲线点沿曲线ACB运动运动,到达到达B点时速度为零点时速度为零,C点为运动的最低点点为运动的最低点,不计摩擦阻力不计摩擦阻力,则以则以下说法正确的是
13、下说法正确的是()A.液滴一定带正电液滴一定带正电B.液滴在液滴在C点时的动能最大点时的动能最大C.从从A到到C过程中过程中,液滴的电势能可能减小液滴的电势能可能减小D.从从C到到B过程中过程中,液滴的机械能不变液滴的机械能不变答案答案:B解析解析:从题图中可以看出从题图中可以看出,带电液滴由静止开始向下运动带电液滴由静止开始向下运动,说明说明重力和静电力的合力向下重力和静电力的合力向下,洛伦兹力指向弧内洛伦兹力指向弧内,根据左手定则根据左手定则可知液滴带负电可知液滴带负电,选项选项A错误错误;从从A到到C的过程中的过程中,重力做正功重力做正功,而而静电力做负功静电力做负功,洛伦兹力不做功洛伦
14、兹力不做功,但合力仍做正功但合力仍做正功,动能仍增大动能仍增大,从从C到到B的过程中的过程中,重力做负功重力做负功,静电力做正功静电力做正功,洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功,但合力做负功但合力做负功,动能减小动能减小,所以在所以在C点动能最大点动能最大,选项选项B正确正确;从从A到到C过程中过程中,液滴克服静电力做功液滴克服静电力做功,电势能增加电势能增加,选项选项C错误错误;除除重力以外的力做的功等于机械能的变化量重力以外的力做的功等于机械能的变化量,从从C到到B的过程中的过程中,静电力做正功静电力做正功,洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功,机械能增大机械能增大,选项选项D错误。错误。3.(2023
15、江苏南通高二统考期中江苏南通高二统考期中)如图所示如图所示,虚线为匀强电场和虚线为匀强电场和匀强磁场的分界线匀强磁场的分界线,电场线与分界线平行。一带电粒子以初电场线与分界线平行。一带电粒子以初速度速度v0垂直于电场线射入电场垂直于电场线射入电场,并能进入磁场。已知磁感应强并能进入磁场。已知磁感应强度为度为B,粒子的比荷为粒子的比荷为k,不计粒子的重力不计粒子的重力,则粒子第一次进、出则粒子第一次进、出磁场两点的距离为磁场两点的距离为()答案答案:A 解析解析:根据题意根据题意,设粒子带正电设粒子带正电,进入磁场进入磁场时速度大小为时速度大小为v,方向与水平方向夹角为方向与水平方向夹角为,画出
16、粒子的运动轨迹画出粒子的运动轨迹,如图所示如图所示4.(2023广东佛山高二学业考试广东佛山高二学业考试)为了诊断病人的心脏功能和为了诊断病人的心脏功能和动脉中血液粘滞情况动脉中血液粘滞情况,可以使用电磁流量计测量血管中血液可以使用电磁流量计测量血管中血液的流速和流量。电磁流量计测量血管中血液流速的示意图如的流速和流量。电磁流量计测量血管中血液流速的示意图如图所示图所示,血液中正、负离子向右流动的速度为血液中正、负离子向右流动的速度为v,下列说法正确下列说法正确的是的是()A.a端电势高于端电势高于b端电势端电势B.血液越粘滞血液越粘滞,a、b两端电势差越大两端电势差越大C.外加磁场越大外加磁场越大,a、b两端电势差越小两端电势差越小D.液体均可以使用电磁流量计测量流量液体均可以使用电磁流量计测量流量答案答案:A5.(多选多选)(2023浙江高二期中浙江高二期中)如图所示如图所示,虚线虚线MN右侧存在水右侧存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场,从从MN左侧左侧以初速度以初速度v0水平抛出一质量为水平抛出一质量为m、电荷量为、电荷量为
