(全国通用)高考物理-大二轮总复习专题五-第2讲-带电粒子在复合场中的运动课件

,专题五电场与磁场,专题五电场与磁场,高考题型,1,带电粒子在叠加场中的运动,高考题型,2,带电粒子在组合场中的运动分析,高考题型,3,带电粒子在周期性变化的电磁场中的运动分析,栏目索引,第,2,讲带电粒子在复合场中的运动,高考题型1带电粒子在叠加场中的运动高考题型2带电粒子在组,高考题型,1,带电粒子在叠加场中的运动,解题方略,带电粒子在叠加场中运动的处理方法,1,弄清叠加场的组成特点,2,正确分析带电粒子的受力及运动特点,高考题型1带电粒子在叠加场中的运动解题方略带电粒子在叠加场,3,画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律,(1),若只有两个场且正交，合力为零，则表现为匀速直线运动或静止例如电场与磁场中满足,qE,q,v,B,；重力场与磁场中满足,mg,q,v,B,；重力场与电场中满足,mg,qE,.,(2),若三场共存时，合力为零，粒子做匀速直线运动，其中洛伦兹力,F,q,v,B,的方向与速度,v,垂直,3画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律,(3),若三场共存时，粒子做匀速圆周运动，则有,mg,qE,，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，即,q,v,B,.,(4),当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解,(3)若三场共存时，粒子做匀速圆周运动，则有mgqE，粒子,图,1,图1,(1),带电粒子在,xOy,平面内做匀速直线运动的速度,v,0,大小和方向；,解析,如图粒子在复合场中做匀速直线运动，设速度,v,0,与,x,轴夹角为,，依题意得：重力,mg,2.0,10,6,N,，,由,F,洛,q,v,0,B,得,v,0,2 m/s,速度,v,0,大小为,2 m/s,，方向斜向上与,x,轴夹角为,60,答案,2 m/s,方向斜向上与,x,轴夹角为,60,(1)带电粒子在xOy平面内做匀速直线运动的速度v0大小和方,(2),带电粒子在,xOy,平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向；,解析,带电粒子在,xOy,平面内做匀速圆周运动时，电场力,F,电,必须与重力平衡，洛伦兹力提供向心力,答案,1 N/C,方向竖直向上,(2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和,(3),若匀速圆周运动时恰好未离开第,象限，,x,轴上入射,P,点应满足何条件？,解析,如图带电粒子做匀速圆周运动恰好未,离开第,象限，圆弧左边与,y,轴相切,N,点；,PQ,匀速直线运动，,PQ,v,0,t,0.2 m,整理并代入数据得,R,0.2 m,由几何知识得：,OP,R,R,sin 60,PQ,cos 60,0.27 m.,故：,x,轴上入射,P,点离,O,点距离至少为,0.27 m.,答案,0.27 m,(3)若匀速圆周运动时恰好未离开第象限，x轴上入射P点应满,(3),若匀速圆周运动时恰好未离开第,象限，,x,轴上入射,P,点应满足何条件？,解析,如图带电粒子做匀速圆周运动恰好未,离开第,象限，圆弧左边与,y,轴相切,N,点；,PQ,匀速直线运动，,PQ,v,0,t,0.2 m,整理并代入数据得,R,0.2 m,由几何知识得：,OP,R,R,sin 60,PQ,cos 60,0.27 m.,故：,x,轴上入射,P,点离,O,点距离至少为,0.27 m.,答案,0.27 m,(3)若匀速圆周运动时恰好未离开第象限，x轴上入射P点应满,预测,1,如图,2,所示，在直角坐标系,xOy,的第二象,限存在沿,y,轴正方向的匀强电场，电场强度的大,小为,E,1,，在,y,轴的左侧存在垂直于纸面的匀强磁,场现有一质量为,m,，带电荷量为,q,的带电粒,子从第二象限的,A,点,(,3,L,，,L,),以初速度,v,0,沿,x,轴正方向射入后刚好做匀速直线运动，不计带电粒子的重力,图,2,预测1如图2所示，在直角坐标系xOy的第二象图2,(1),求匀强磁场的大小和方向；,解析,带电粒子做匀速直线运动，其所受合力为零，带电粒子受到的电场力沿,y,轴负方向，所以带电粒子受到的洛伦兹力方向沿,y,轴正方向，根据左手定则判定磁场方向垂直纸面向外,根据带电粒子受到的洛伦兹力等于电场力，即：,q,v,0,B,qE,1,(1)求匀强磁场的大小和方向；,(2),撤去第二象限的匀强磁场，同时调节电场强度的大小为,E,2,，使带电粒子刚好从,B,点,(,L,0),进入第三象限，求电场强度,E,2,的大小；,解析,撤去磁场后，带电粒子仅受电场力作用做类平抛运动,根据牛顿第二定律：,qE,2,ma,x,轴方向：,2,L,v,0,t,(2)撤去第二象限的匀强磁场，同时调节电场强度的大小为E2，,(3),带电粒子从,B,点穿出后，从,y,轴上的,C,点进入第四象限，若,E,1,2,E,2,，求,C,点离坐标原点,O,的距离,解析,带电粒子穿过,B,点时竖直速度：,v,1,at,由,解得：,v,1,v,0,45,带电粒子在第三象限做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力,(3)带电粒子从B点穿出后，从y轴上的C点进入第四象限，若E,高考题型,2,带电粒子在组合场中的运动分析,解题方略,高考题型2带电粒子在组合场中的运动分析解题方略,2,带电粒子在匀强磁场中常见的运动类型,(1),匀速直线运动：当,v,B,时，带电粒子以速度,v,做匀速直线运动,(2),匀速圆周运动：当,v,B,时，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度做匀速圆周运动,2带电粒子在匀强磁场中常见的运动类型,3,设带电粒子在组合场内的运动实际上也是运动过程的组合，解决方法如下：,(1),分别研究带电粒子在不同场区的运动规律在匀强磁场中做匀速圆周运动在匀强电场中，若速度方向与电场方向平行，则做匀变速直线运动；若速度方向与电场方向垂直，则做类平抛运动,(2),带电粒子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系处理,(3),当粒子从一个场进入另一个场时，分析转折点处粒子速度的大小和方向往往是解题的突破口,3设带电粒子在组合场内的运动实际上也是运动过程的组合，解决,例,2,如图,3,所示，在第一象限有向下的匀,强电场，在第四象限有垂直纸面向里的有,界匀强磁场在,y,轴上坐标为,(0,，,b,),的,M,点，,一质量为,m,，电荷量为,q,的正点电荷,(,不计重,力,),，以垂直于,y,轴的初速度,v,0,水平向右进入,匀强电场恰好从,x,轴上坐标为,(2,b,0),的,N,点进入有界磁场磁场位于,y,0.8,b,和,x,4,b,和横轴,x,、纵轴,y,所包围的矩形区域内最终粒子从磁场右边界离开求：,图,3,例2如图3所示，在第一象限有向下的匀图3,(1),匀强电场的场强大小,E,；,解析,粒子在匀强电场中做类平抛运动：,(1)匀强电场的场强大小E；,(2),磁感应强度,B,的最大值；,解析,根据动能定理，设粒子进入磁场时的速度大小为,v,所以,45,(2)磁感应强度B的最大值；所以45,磁场越强，粒子运动的半径越小，从右边界射出的最小半径即从磁场右上角,(4,b,0),处射出，由几何关系得：,磁场越强，粒子运动的半径越小，从右边界射出的最小半径即从磁场,磁场越强，粒子运动的半径越小，从右边界射出的最小半径即从磁场右上角,(4,b,0),处射出，由几何关系得：,磁场越强，粒子运动的半径越小，从右边界射出的最小半径即从磁场,(3),磁感应强度,B,最小值时，粒子能否从,(4,b,，,0.8,b,),处射出？画图说明,解析,不能如图：,(3)磁感应强度B最小值时，粒子能否从(4b，0.8b)处,预测,2,如图,4,所示，有三个宽度均相等的区,域,、,、,；区域,和,内分别有方向垂,直于纸面向外和向里的匀强磁场,(,虚线为磁场,边界,),，区域,磁感应强度大小为,B,，某种带,正电的粒子，从孔,O,1,以大小不同的速度沿图,示与,aa,夹角,30,的方向进入磁场,(,不计重力,),已知速度为,v,0,和,2,v,0,时，粒子在区域,内运动都不从边界,bb,射出，且运动时间相同，均为,t,0,.,图,4,预测2如图4所示，有三个宽度均相等的区图4,解析,由题意可得速度为,v,0,和,2,v,0,的粒子均由区域,左侧,aa,射入磁场,解析由题意可得速度为v0和2v0的粒子均由区域左侧aa,对速度为,2,v,0,的粒子在区域,运动：,对速度为2v0的粒子在区域运动：,(全国通用)高考物理-大二轮总复习专题五-第2讲-带电粒子在复合场中的运动课件,x,v,t,2,x,4,nx,d,(,n,0,1,2,3,，,),xvt,所以：,B,2,B,.,所以：B2B.,变化的电场或磁场往往具有周期性，粒子的运动也往往具有周期性这种情况下要仔细分析带电粒子的运动过程、受力情况，弄清楚带电粒子在变化的电场、磁场中各处于什么状态，做什么运动，画出一个周期内的运动径迹的草图,高考题型,3,带电粒子在周期性变化的电磁场中的运动分析,解题方略,变化的电场或磁场往往具有周期性，粒子的运动也往往具有周期性,图,5,图,6,图5图6,图,5,图,6,图5图6,(1),求此粒子从,A,点射出时的速度,v,0,.,解析,设粒子在磁场中做圆周运动的半径为,R,1,，,由洛伦兹力提供向心力得：,(1)求此粒子从A点射出时的速度v0.,(2),求电场强度,E,0,的大小和方向,解析,设粒子在第一象限磁场中运动的周期为,T,1,，可得：,(2)求电场强度E0的大小和方向,可得：,T,1,4,t,0,T,2,2,t,0,综上可以判断,3,t,0,4,t,0,粒子在第四象限的磁场中刚好运动半个周期，半径为：,可得：T14t0,2,t,0,3,t,0,，粒子做匀减速直线运动，,qE,0,ma,，,v,2,v,0,at,0,2t03t0，粒子做匀减速直线运动，qE0ma，v2v,(3),粒子在,t,9,t,0,时到达,M,点，求,M,点坐标,解析,由题意知，粒子在,8,t,0,时刚在第四象限做完半个圆周运动，,答案,(12,L,2,L,),(3)粒子在t9t0时到达M点，求M点坐标答案(12L,预测,3,如图,7,甲所示，在边长为,L,的,正方形,abcd,区域内有垂直纸面向外的,匀强磁场，磁场的磁感应强度为,B,，,在匀强磁场区域的左侧有一电子枪，,电子枪的阴极在单位时间内产生的电子数相同，电子枪的两极间加如图乙所示的加速电压，电子从电子枪射出后沿,bc,方向进入匀强磁场区域，已知电子的荷质比,(,比荷,),为,，电子运动中不受任何阻力，电子在电子枪中运动的时间忽略不计，求：,图,7,预测3如图7甲所示，在边长为L的图7,(1),进入磁场的电子在磁场中运动的最长时间,t,1,与最短时间,t,2,的比值；,解析,设粒子进入磁场的最大速度为,v,m,，,(1)进入磁场的电子在磁场中运动的最长时间t1与最短时间t2,此时对应的圆心角最小，根据几何关系得，,答案,6,1,此时对应的圆心角最小，根据几何关系得，答案61,(2),若在,0,T,0,时间内射入磁场的电子数为,N,0,，则这些电子中有多少个电子从,dc,边射出磁场？,解析,粒子从,d,点射出时，轨道半径为,r,L,，,(2)若在0T0时间内射入磁场的电子数为N0，则这些电子中,电子从,dc,边射出磁场，,电子从dc边射出磁场，,