专题强化5　带电粒子在组合场中的运动（课件 学案 练习，共4份） 教科版（2019）选择性必修第二册 第一章

专题强化5　带电粒子在组合场中的运动 ［学习目标］　1.进一步掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点及分析方法（重点）。2.掌握带电粒子在组合场中运动问题的分析方法（重点）。3.会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（难点）。 一、带电粒子在组合场中的运动 1.组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，一般为两场相邻或在同一区域内交替出现。 2.组合场中的动力学分析 3.组合场运动情形图例 在匀强电场中：匀变速直线运动(速度方向与电场方向平行) 在匀强磁场中：匀速圆周运动(速度方向与磁场方向垂直) 甲 乙 在匀强电场中：类平抛运动(初速度方向与电场方向垂直) 在匀强磁场中：匀速圆周运动(速度方向与磁场方向垂直) 丙 丁 例1　（2023·长沙市雅礼中学高二期末）在半导体离子注放工艺中，初速度可忽略的离子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+（　　） A.在磁场中运动的半径之比为3∶1 B.在电场中的加速度大小之比为1∶1 C.在磁场中转过的角度之比为1∶2 D.离开磁场区域时的动能之比为1∶ 例2　(2024·安康市高二期末)如图所示，第Ⅰ象限存在垂直于xOy平面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴正方向的匀强电场，已知P点坐标为(-L，-)。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子以v0的速度从P点沿x轴正方向射出，恰好从坐标原点O进入匀强磁场中，不计粒子的重力。 （1）求电场强度的大小； （2）求粒子进入第一象限的速度大小； （3）若粒子经磁场偏转后从y轴上的Q点进入第二象限，求OQ的长度。 　　 　 　　 　 　　 　 　　 　 带电粒子从电场射出的末速度是进入磁场的初速度，要特别注意求解进入磁场时速度的大小和方向，这是正确求解的关键。 例3　(2023·苏州市高二期末)如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，在x轴上的a点以与x轴负方向成60°角的速度v0射入磁场，从y=L处的b点沿垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x=2L处的c点。不计粒子重力。求： （1）磁感应强度B的大小； （2）电场强度E的大小； （3）带电粒子在磁场和电场中的运动时间之比。 　　 　 　　 　 　　 　 　　 　 例4　（2024·青岛市高二期末）如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为-q的粒子，从y轴上P（0，L）点，以大小为v0的初速度沿x轴正方向射入电场，粒子通过电场后从x轴上的Q（2L，0）点进入磁场，在磁场中的运动轨迹恰好与y轴相切，然后经过x轴返回电场。粒子重力不计，求： （1）电场强度E的大小； （2）磁感应强度B的大小； （3）粒子第4次经过x轴时的x坐标； （4）粒子从开始进入电场到第6次经过x轴过程经历的时间。 　　 　 　　 　 　　 　 　　 　 分析带电粒子在组合场中运动的基本思路： （1）划分过程：将粒子的运动过程划分为几个不同的阶段，对不同阶段选取不同的规律处理。 （2）找关键点：确定带电粒子在场区边界的速度是解决该类问题的关键。 （3）画运动轨迹：根据动力学分析，大致画出物体运动的轨迹图。 二、*带电粒子在立体空间中的运动（选讲） 例5　(2023·佛山市月考)如图，在空间直角坐标系O-xyz中，界面Ⅰ与Oyz平面重叠，界面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相互平行，且相邻界面的间距均为L，与x轴的交点分别为O、O1、O2；在界面Ⅰ、Ⅱ间有沿y轴负方向的匀强电场，在界面Ⅱ、Ⅲ间有沿z轴正方向的匀强磁场。 ... ...