高考物理大二轮复习与测试第7讲带电粒子在组合场和叠加复合场中的运动ppt课件

第7讲带电粒子在组合场和叠加复合场中的运动 空间同时存在电场、磁场或重力场，粒子同时在几种场中运动的问题称为复合场问题新课标全国卷中近几年没有出现过这类试题，但自主命题的省份试卷中已多次出现，因此，请关注此类试题(1)常考知识内容 电场力、洛伦兹力；牛顿第二定律；匀速圆周运动的根本知识及处置方法；类平抛运动的处置方法；动能定理(2)常考物理方法 运动的合成与分解；对称法；临界问题的处置方法(3)真题样板 1(2021北京卷22)如下图，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场带电荷量为q、质量为m的粒子，由静止开场从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动忽略重力的影响，求：(1)匀强电场场强E的大小；(2)粒子从电场射出时速度v的大小；(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R.2.(2021安徽卷23)如下图的平面直角坐标系xOy，在第象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，经过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负方向成45角，不计粒子所受的重力求：(1)电场强度E的大小；(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值(2021山东卷23)如下图，在坐标系xOy的第一、第三象限内存在一样的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E.一带电荷量为q、质量为m的粒子，自y轴上的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保管磁场知OPd，OQ2d.不计粒子重力 带电粒子在组合场中的运动(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向；(2)假设磁感应强度的大小为一确定值B0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B0；(3)假设磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时一样，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间(3)设粒子做圆周运动的半径为R2，由几何分析(粒子运动的轨迹如下图，O2、O2是粒子做圆周运动的圆心，Q、F、G、H是轨迹与两坐标轴的交点，衔接O2、O2，由几何关系知，O2FGO2和O2QHO2均为矩形，进而知FQ、GH均为直径，QFGH也是矩形，又FHGQ，可知QFGH是正方形，QOF为等腰直角三角形)可知，粒子在第一、第三象限的轨迹为半圆，得 分析带电粒子在组合场中运动问题的方法(1)带电粒子依次经过不同场区时，由受力情况确定粒子在不同区域的运动情况(2)根据区域和运动规律的不同，将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规律处置(3)正确地画出粒子的运动轨迹图 1.(2021河南郑州模拟)如下图，在xOy坐标系中，x轴上N点到O点的间隔是12 cm，虚线NP与x轴负向的夹角是30.第象限内NP的上方有匀强磁场，磁感应强度B1 T，第象限有匀强电场，方向沿y轴正向一质量为m81010 kg，电荷量q1104 C带正电粒子，从电场中M(12，8)点由静止释放，经电场加速后从N点进入磁场，又从y轴上P点穿出磁场不计粒子重力，取3，求：(1)粒子在磁场中运动的速度v；(2)粒子在磁场中运动的时间t；(3)匀强电场的电场强度E.(2021四川卷11)如下图，竖直平面(纸面)内有直角坐标系xOy，x轴沿程度方向在x0的区域内存在方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B1的匀强磁场在第二象限紧贴y轴固定放置长为l、外表粗糙的不带电绝缘平板，平板平行于x轴且与x轴相距h.在第一象限内的某区域存在方向相互垂直的匀强磁场(磁感应强度大小为B2、方向垂直于纸面向外)和匀强电场(图中未画出)一质量为m、不带电的小球Q从平板下侧A点沿x轴正向抛出；带电粒子在复合场中的运动(1)匀强电场的场强大小，并判别P球所带电荷的正负；(2)小球Q的抛出速度v0的取值范围；(3)B1是B2的多少倍？解析：不带电的小球Q从A点程度抛出，只在重力的作用下做平抛运动根据小球程度方向的匀速运动和竖直方向的自在落体运动处理问题小球P沿平板做匀速运动时，进入第一象限后做匀速圆周运动，根据共点力的平衡条件、牛顿第二定律和向心力公式处理问题(3)小球Q在空间做平抛运动，要满足题设要求，那么运动到小球P穿出电磁场区域的同一程度高度的W点时，其竖直方向的速度vy与竖直位移yQ必需满足 vyv yQR 设小球Q运动到W点所用时间为t，由平抛运动，有 处理带电粒子在复合场中运动问题的战略(1)根本解题思绪 带电粒子在复合场中的运动问题的根本解题思绪(2)运动情况分析 带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始形状的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进展分析 当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，做匀速直线运动(如速度选择器)当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动(3)受力分析及解题观念 带电粒子在复合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的结合，分析方法和力学问题的分析方法根本一样，不同之处是多了电场力、洛伦兹力 带电粒子在复合场中的运动问题除了利用力学即动力学观念、能量观念来分析外，还要留意电场和磁场对带电粒子的作用特点，如电场力做功与途径无关，洛伦兹力方向一直和运动速度方向垂直且永不做功等 2.如下图，四个竖直的分界面间的间隔分别为L、L和d，在分界面M1N1与M3N3之间存在程度向里的匀强磁场，在分界面M2N2与M4N4之间存在程度向左的匀强电场，一倾角为30的光滑斜面，其上下端P1和P2正好在分界面上一质量为m，带电荷量为q的小球在P1点由静止开场沿斜面下滑(小球未分开斜面且其电荷量不变)，重力加速度为g.(答案用根号表示)(1)求小球运动到斜面底端P2时的速度v的大小；(2)知小球分开斜面底端P2后，做直线运动到分界面M3N3上的P3点，求空间电场强度E和磁感应强度B的大小；(3)知d足够大，小球分开P3点后将从P4点再次经过M3N3面，求P3和P4两点间的间隔h.带电粒子在交变复合场中的运动 处理带电粒子在交变复合场中的运动问题的战略 特别提示：假设交变电压的变化周期远大于粒子穿越电场的时间，那么在粒子穿越电场过程中，电场可看作粒子刚进入电场时辰的匀强电场(1)小球a运动到D点时速度的大小；(2)程度面CD离地面的高度h；(3)从小球a开场释放到落地前瞬间的整个运动过程中，系统损失的机械能E.2.一圆筒的横截面如下图，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷，N板带等量负电荷质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量坚持不变，在不计重力的情况下，求：