第一章 4 习题课一　带电粒子在复合场中的运动（课件 学案 练习）高中物理 教科版（2019）选择性必修第二册

(课件网) 习题课一 带电粒子在复合场中的运动 核心素 养目标 1.理解组合场和叠加场的特点，会分析粒子在各种场中 的受力情况。 2.掌握带电粒子在组合场和叠加场中的运动规律和分析 方法 目 录 01. 核心要点·快突破 02. 教学效果·勤检测 03. 课时训练·提素能 核心要点·快突破 互动探究 深化认知 01 要点一　带电粒子在组合场中的运动 1. “电偏转”和“磁偏转”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洛＝ qvB 运动情况 类平抛运动 匀速圆周运动 电偏转 磁偏转 运动轨迹 抛物线 圆弧 求解方法 2. 带电粒子在组合场中运动问题的分析思路 通常按时间的先后顺序分成若干个小过程，从粒子的速度方向和受 力方向入手，分析粒子进入电场后做直线运动还是类平抛运动、进 入磁场后做直线运动还是匀速圆周运动（一般的曲线运动很少涉 及），不同的运动类型应用不同的规律，列方程时注意衔接速度是 联系前后过程的桥梁。 【典例1】　如图所示，真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区 域，半径为r＝0.5 m，磁场方向垂直纸面向里。在y＞r的区域存在一 沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E＝1.0×105 V/m。在M点（坐 标原点）有一正粒子以速率v＝1.0×106 m/s沿x轴正方向射入磁场， 粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场，最终又从磁场 离开。已知粒子的比荷为＝1.0×107 C/kg， 不计粒子重力。求： （1）圆形磁场区域磁感应强度的大小； 答案： 0.2 T　 解析： 沿x轴正方向射入磁场的粒子进入 电场后，速度减小到0，粒子一定是从图中的 P点射入电场，逆着电场线运动，所以粒子在 磁场中做圆周运动的轨道半径R＝r＝0.5 m， 根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝m联立得B ＝， 代入数据得B＝0.2 T。 （2）沿x轴正方向射入磁场的粒子，从进入磁场到再次穿出磁场所走 过的路程。 答案： （0.5π＋1）m 解析：粒子返回磁场后，经磁场偏转后从N点射出磁场，粒子在 磁场中运动的路程为二分之一圆周长，即s1＝πR 设粒子在电场中运动的路程为s2，根据动能定理得 qE＝mv2 得s2＝ 总路程s＝s1＋s2＝πR＋ 代入数据得s＝（0.5π＋1）m。 1. （多选）在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子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. 在电场中的加速度之比为1∶1 C. 在磁场中转过的角度之比为1∶2 D. 离开电场区域时的动能之比为1∶3 解析： 　两离子质量相等，所带电荷量之比为1∶3，在电场 中运动时，由牛顿第二定律得q＝ma，则加速度之比为1∶3，A错 误；在电场中仅受电场力作用，由动能定理得qU＝Ek＝mv2，在 磁场中仅受洛伦兹力作用，洛伦兹力永不做功，可知离开电场区域 时动能之比为1∶3，D正确；根据在磁场中洛伦兹力提供离子做圆 周运动所需的向心力，知qvB＝m，得R＝＝ ，运动半径 之比为∶1，B正确；设磁场区域的宽度为d，则有sin θ＝∝，则＝，故θ'＝60°＝2θ，可知C正确。 2. 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。一带电荷量为 q、质量为m的带正电的粒子，在x轴负半轴上的a点以速度v0与x轴 负方向成60°角射入磁场，从y＝L处的b点垂直于y轴方向进入电 场，并经过x轴上x＝2L处的c点。不计重力，求： （1）磁感应强度B的大小； 答案： 　 解析： 带电粒子在磁场 ... ...