第一章 安培力与洛伦兹力 习题课5　带电粒子在组合场中的运动（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）选择性必修 第二册

习题课5　带电粒子在组合场中的运动 核心 目标 1. 理解磁偏转与电偏转的区别，掌握受力、运动规律，理解运动特点． 2. 能分析、求解带电粒子在电磁组合场中和磁磁组合场中的运动问题． 组合场：指电场与磁场各位于一定的区域内的情况．带电粒子在组合场中的运动，实际上是几个典型运动过程的组合，解决此类问题要分段处理，找出各段之间的衔接点和相关物理量． 题型1�———�磁偏转”和“电偏转”的比较 电偏转 磁偏转 偏转条件 带电粒子以v⊥E进入匀强电场(不计重力) 带电粒子以v⊥B进入匀强磁场(不计重力) 受力情况 只受恒定的电场力F＝Eq 只受大小恒定的洛伦兹力F＝qvB 运动情况 类平抛运动 匀速圆周运动 运动轨迹 抛物线 圆弧 求解方法 利用类平抛运动的规律 x＝v0t，y＝at2， a＝，tan θ＝ 牛顿第二定律、 向心力公式r＝， T＝，t＝T 1. 电偏转指利用电场对运动电荷施加电场力作用，从而控制其运动方向；磁偏转指利用磁场对运动电荷施加洛伦兹力作用，从而控制其运动方向． 2. 电场和磁场对电荷的作用特点不同，这两种偏转有明显的差别． 电场力做功与路径无关，电偏转后带电粒子的动能会发生变化，速度的大小和方向一般也会变化． 而洛伦兹力的方向始终和速度方向垂直，具有永不做功的特点，故磁偏转后带电粒子的动能不变，但速度的方向可能发生变化． 3. 电偏转时横向偏移y和偏转角θ要通过类平抛运动的规律求解，即将粒子的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动． 磁偏转时横向偏移y和偏转角θ要结合圆的几何关系通过对圆周运动的讨论求解． 　(2024·深圳高级中学)如图所示，在平面直角坐标系xOy中，在y>0的区域内有沿y轴负方向的匀强电场，在y<0的区域内有垂直坐标平面向外的匀强磁场．一带正电的粒子(质量为m、电荷量为q)从y轴上A(0，h)点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动．当粒子第一次穿越x轴时，恰好经过x轴上的C(2h，0)点，当粒子第二次穿越x轴时，恰好经过x轴上的D(h，0)点．不计带电粒子的重力．求： (1) 电场强度E的大小． (2) 磁感应强度B的大小． (3) 第二次穿越x轴前在磁场中的运动时间t. 题型2　带电粒子在电磁组合场中的运动 这类题型，带电粒子可以从电场到磁场，也可以由磁场到电场，电场中做直线运动或类平抛运动，磁场中做圆周运动． 1. 解题的思路方法 2. 解题的一般步骤 (1) 借助示意图把物理过程划分为几个阶段， 弄清楚每个阶段的运动特点和所遵循的规律， 灵活运用几何知识． (2) 分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键． ①对于带电粒子在电场中做类平抛运动问题，一般从分析粒子沿电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场方向的匀速直线运动入手． ②对于带电粒子在磁场中的匀速圆周运动问题，一般要分析运动轨迹、找圆心、求半径、分析圆心角、列相关方程解决问题． 　如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限的等腰直角三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场．一质量为m、电荷量为q的带电粒子从电场中Q点以速度v0水平向右射出，经坐标原点O处射入第Ⅰ象限，最后以垂直于PN的方向射出磁场．已知MN平行于x轴，N点的坐标为(h，h)，不计粒子的重力．求： 电场强度的大小E. 磁感应强度的大小B. 题型3　带电粒子在磁磁组合场中的运动 带电粒子在组合场中运动时，可能还具有往复性或周期性，过程很复杂．解题时，一定要详细分析过程、认真作出轨迹示意图，注意运动的周期性和粒子在两种场中的关联量，如速度、位移或时间等． 　(2024·潮州高级中学)(多选)在如图所示的平面内，分界线MN将边界平行、宽度为L的区域分成两部分，一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场，另一部分充满方向垂直纸面向里的匀 ... ...