高考物理复习专题七计算题题型强化第3讲加试计算题22题带电粒子在复合场中的运动市赛课公开课一等奖省名.pptx

,第,3,讲加试计算题,22,题 带电粒子在复合场中运动,专题七计算题题型强化,1/30,题型,2,带电粒子在组合场中运动,题型,1,带电粒子在叠加场中运动,2/30,带电粒子在叠加场中运动,题型,1,3/30,命题预测,1.,如图,1,所表示坐标系，,x,轴沿水平方向，,y,轴沿竖直方向,.,第一、第二和第四象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿,y,轴正方向匀强电场和垂直坐标平面向里匀强磁场,.,一质量为,m,、电荷量为,q,带电质点，从,y,轴上,y,1,h,处,P,1,点，以一定水平初速度沿,x,轴负方向进入,第二象限；然后经过,x,轴上,x,2,h,处,P,2,点进入第三,象限，带电质点恰好做匀速圆周运动，经,y,轴上,y,3,2,h,P,3,点离开电磁场，重力加速度为,g,.,求：,(1),带电质点抵达,P,2,点时速度大小和方向；,图,1,1,2,答案,解析,4/30,解析,带电质点运动轨迹如图,.,带电质点从,P,1,到,P,2,点，,由平抛运动规律得：,v,y,gt,方向与,x,轴负方向成,45,角,.,1,2,5/30,(2),第三象限内电场强度大小；,解析,带电质点从,P,2,到,P,3,，重力与电场力平衡，得：,Eq,mg,答案,解析,1,2,6/30,(3),第三象限内磁感应强度大小,.,解析,第三象限内，洛伦兹力提供带电质点做匀速圆周运动向心力，,答案,解析,1,2,由几何关系得：,(2,R,),2,(2,h,),2,(2,h,),2,7/30,2.,如图,2,所表示，在足够大空间范围内，同时存在着竖直向上匀强电场和垂直纸面向外匀强磁场，电场强度为,E,，磁感应强度为,B,.,足够长斜面固定在水平面上，斜面倾角为,45.,有一带电小球,P,静止于斜面顶端,A,处，且恰好对斜面无压力,.,若将小球,P,以初速度,v,0,水平向右抛出,(,P,视为,质点,),，一段时间后，小球落在斜面上,C,点,.,已知小球,运动轨迹在同一竖直平面内，重力加速度为,g,，求：,(1),小球,P,落到斜面上时速度方向与斜面夹角,及由,A,到,C,所需时间,t,；,模拟训练,图,2,1,2,答案,解析,8/30,解析,小球,P,静止时不受洛伦兹力作用，仅受本身重力和电场力，对斜面无压力，则,mg,qE,P,取得水平初速度后因为重力和电场力平衡，将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由对称性可得小球,P,落到斜面上时其速度方向与斜面夹角为,45,1,2,9/30,1,2,10/30,1,2,(2),小球,P,抛出到落到斜面位移,x,大小,.,答案,解析,11/30,规律总结,1.,带电粒子在叠加场中无约束情况下运动情况分类,(1),洛伦兹力、重力并存,若重力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动,.,若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题,.,(2),电场力、洛伦兹力并存,(,不计重力微观粒子,),若电场力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动,.,若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题,.,12/30,(3),电场力、洛伦兹力、重力并存,若三力平衡，一定做匀速直线运动,.,若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动,.,若协力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题,.,2.,带电粒子在叠加场中有约束情况下运动,带电粒子在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束情况下，常见运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要经过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功特点，利用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求解,.,13/30,带电粒子在组合场中运动,题型,2,14/30,命题预测,1.,如图,3,所表示，在,xOy,平面内存在,、,、,、,四个场区，,y,轴右侧存在匀强磁场,，,y,轴左侧与虚线,MN,之间存在方向相反两个匀强电场，,区电场方向竖直向下，,区电场方向竖直向上，,P,点是,MN,与,x,轴交点,.,有一质量为,m,、带电荷量,q,带电粒子由原点,O,，以速度,v,0,沿,x,轴正方向水平射入磁场,，已知匀强磁场,磁感应强度垂直纸面向里，大小,为,B,0,，匀强电场,和匀强电场,电场强度,大小均为,E,，,区磁场垂直纸面向外，,大小为,，,OP,之间距离为,，已知粒子,最终能回到,O,点,.,图,3,1,2,3,15/30,(1),带电粒子从,O,点飞出后，第一次回到,x,轴时位置和时间；,1,2,3,答案,解析,16/30,带电粒子在,场区做类平抛运动，,1,2,3,17/30,1,2,3,(2),依据题给条件画出粒子运动轨迹；,答案,看法析图,解析,依据运动对称性画出粒子在场区,运动轨迹如图所表示,.,带电粒子在场区,运动半径是场区,运动半径,2,倍，画出粒子运动轨迹，一样依据运动对称性画出粒子回到,O,点运动轨迹如图所表示,.,答案,解析,18/30,(3),带电粒子从,O,点飞出后到再次回到,O,点时间,.,所以带电粒子从,O,点飞出后到再次回到,O,点时间,1,2,3,答案,解析,19/30,2.(,杭州市四校联考,),如图,4,所表示，一带电微粒质量为,m,2.0,10,11,kg,、电荷量为,q,1.0,10,5,C,，从静止开始经电压为,U,1,100 V,电场加速后，水平进入两平行金属板间偏转电场中，微粒射出电,场时偏转角,30,，并接着进入一个方向垂直纸面,向里、宽度为,D,20 cm,匀强磁场区域,.,已知偏转,电场中金属板长,L,20 cm,，两板间距,d,10 cm,，,重力忽略不计,.,求：,(1),带电微粒进入偏转电场时速率,v,1,；,模拟训练,答案,1.0,10,4,m/s,图,4,1,2,3,答案,解析,20/30,1,2,3,21/30,(2),偏转电场中两金属板间电压,U,2,；,答案,100 V,解析,带电微粒在偏转电场中做类平抛运动,带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，,设其加速度为,a,，出电场时竖直方向速度为,v,2,代入数据解得,U,2,100 V,1,2,3,答案,解析,22/30,(3),为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场磁感应强度,B,最少为多大？,答案,0.1 T,解析,带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，,设微粒进入磁场时速度为,v,解得,B,0.1 T,为使带电粒子不射出磁场，磁感应强度,B,最少为,0.1 T.,1,2,3,答案,解析,23/30,3.(,嘉兴市一中期末,),如图,5,所表示，宽度为,L,区域被平均分为区域,、,、,，其中,、,有匀强磁场，它们磁感应强度大小相等，方向垂直纸面且相反,.,长为,L,、,宽为,矩形,abcd,紧邻磁场下方，与磁场边界对齐，,O,为,dc,边中点，,P,为,dc,中垂线上一点，,OP,3,L,.,矩形内有匀强电场，电场强度大小为,E,，方向由,a,指向,O,.,电荷量为,q,、质量为,m,、重力不计带电粒子由,a,点静止释放，经电场加速后进入磁场，运动轨迹刚好与区域,右边界相切,.,(1),求该粒子经过,O,点时速度大小,v,0,；,图,5,1,2,3,答案,解析,24/30,1,2,3,25/30,(2),求匀强磁场磁感应强度大小,B,；,解析,粒子在磁场区域,中运动轨迹如图，,设粒子轨迹圆半径为,R,0,，,1,2,3,答案,解析,26/30,(3),若在,aO,之间距,O,点,x,处静止释放该粒子，粒子在磁场区域中共偏转,n,次抵达,P,点，求,x,满足条件及,n,可能取值,.,1,2,3,答案,解析,27/30,解析,若粒子在磁场中一共经过,n,次偏转抵达,P,，设粒子轨迹圆半径为,R,，,依题意有,0,R,R,0,1,2,3,28/30,规律总结,“,电偏转,”,和,“,磁偏转,”,比较,垂直电场线进入匀强电场,(,不计重力,),垂直磁感线进入匀强磁场,(,不计重力,),受力,情况,电场力,F,qE,，其大小、方向不变，与速度,v,无关，,F,是恒力,洛伦兹力,F,洛,q,v,B,，其大小不变，方向随,v,而改变，,F,洛,是变力,轨迹,抛物线,圆或圆一部分,运动,轨迹,29/30,求解方法,利用类平抛运动规律求解：,vxv0，xv0t,偏移距离y和偏转角要结合圆几何关系利用圆周运动规律讨论求解,运动时间,动能,改变,不变,30/30,