广西专版2023_2024学年新教材高中物理第1章安培力与洛伦兹力习题课二带电粒子在复合场中的运动课件新人教版选择性必修第二册

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习题课二带电粒子在复合场中的运动课堂·要点解读素养·目标定位随 堂 训 练素养·目标定位目 标 素 养1.知道复合场的概念。2.能够运用运动组合的理念分析带电粒子在组合场中的运动。3.能分析带电粒子在叠加场中的受力情况和运动情况,能够正确选择物理规律解答问题。课堂•要点解读一 复合场的分类知识讲解1.组合场。2.叠加场。二 带电粒子在组合场中的运动知识讲解1.组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,一般为两场相邻或在同一区域电场、磁场交替出现。2.要正确进行受力分析,确定带电粒子的运动状态。(1)仅在电场中运动。①若初速度v0与电场线平行,粒子做匀变速直线运动;②若初速度v0与电场线垂直,粒子做类平抛运动。(2)仅在磁场中运动。①若初速度v0与磁感线平行,粒子做匀速直线运动;②若初速度v0与磁感线垂直,粒子做匀速圆周运动。3.“磁偏转”和“电偏转”的比较。 4.四种常见的运动模型。 5.三种常用的解题方法。(1)带电粒子在电场中做加速运动,根据动能定理求速度。(2)带电粒子在电场中做类平抛运动,需要用运动的合成和分解处理。(3)带电粒子在磁场中的圆周运动,可以根据磁场边界条件,画出粒子轨迹,用几何知识确定半径,然后用洛伦兹力提供向心力和圆周运动知识求解。特别提醒分析带电粒子的运动过程,画出运动轨迹是解题的关键。从一个场射出的末速度是进入另一个场的初速度,因此两场界面处的速度(大小和方向)是联系两运动的桥梁,求解速度是重中之重。(1)求电场强度E的大小;(2)求磁感应强度B的大小。答案:(1)5 000 V/m　(2)1 000 T(2)粒子到达P2时速度沿x方向的分量仍为v0,θ表示速度和x轴的夹角,根据类平抛运动特点,速度反向延长线过水平位移中点,则有方法技巧解决带电粒子在组合场中运动问题的思路与方法学以致用1.边长为l的正方形区域内有电场强度为E0的匀强电场,方向垂直于x轴向上,O为正方形左边界的中点,如图甲所示。某种带正电的粒子从O点以速度v0沿x轴正方向射入电场后,恰好从电场上边界的中点A射出电场,整个环境为真空且忽略粒子重力。甲 乙解析:(1)粒子在电场中沿水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,则三 带电粒子在叠加场中的运动知识讲解1.带电粒子在叠加场中运动的处理方法。2.带电粒子在叠加场中运动的几种情况。 如图所示,匀强磁场垂直于纸面向里,匀强电场竖直向下。一带负电的粒子从左边沿水平方向射入叠加场区域。(1)若考虑重力,且mg=qE,则粒子做匀速圆周运动。(2)若不计重力,且qvB=qE,则粒子做匀速直线运动。(3)若不计重力,且qvB≠qE,则粒子做变加速曲线运动。典例剖析【例2】 (多选)(2023·湖南长沙高二期中)如图所示,质量为m、电荷量为q的带正电粒子(忽略粒子重力),以速度v0沿OO'方向垂直射入相互正交的竖直向下的匀强电场和垂直于匀强电场向里的匀强磁场中,匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感应强度为B。经过该区域中的P点的速率为vP,此时侧移量为s,若 ,下列说法正确的是(　　)答案:BC 方法技巧复合场中运动问题的求解技巧带电粒子在复合场中的运动问题仍是一个力学问题,求解思路与力学问题的求解思路基本相同,仍然按照对带电粒子进行受力分析,运动过程分析,充分挖掘题目中的隐含条件,根据不同的运动情况建立相应的方程。学以致用2.如图所示,竖直平面内存在互相垂直的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里,电场强度方向水平向右。一质量为m、电荷量为q的带电小球(视为质点)以某一速度从M点沿着与水平方向成30°角的直线运动到N点,MN的长度为l,重力加速度为g,下列说法正确的是(　　)A.小球带负电 D.仅将电场方向逆时针旋转90°,其余条件不变,小球可做匀速圆周运动答案:C随 堂 训 练1.(2023·广西一模)如图所示,a、b、c、d四种正离子(不计重力)垂直地射入匀强磁场和匀强电场相互垂直的区域里,a、b分别向上、下极板偏转,c、d沿直线通过该区域后进入另一匀强磁场,分别沿不同半径做圆周运动,下列说法正确的是(　　)A.平行板电容器的上极板电势低B.c、d两离子的比荷不同C.c、d两离子的电荷量一定不同D.a、b两离子的电荷量一定不同答案:B2.如图所示,空间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场,一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点为运动的最低点,不计摩擦阻力,则以下说法正确的是(　　)A.液滴一定带正电B.液滴在C点时的动能最大C.从A到C过程中,液滴的电势能可能减小D.从C到B过程中,液滴的机械能不变答案:B解析:从题图中可以看出,带电液滴由静止开始向下运动,说明重力和静电力的合力向下,洛伦兹力指向弧内,根据左手定则可知液滴带负电,选项A错误;从A到C的过程中,重力做正功,而静电力做负功,洛伦兹力不做功,但合力仍做正功,动能仍增大,从C到B的过程中,重力做负功,静电力做正功,洛伦兹力不做功,但合力做负功,动能减小,所以在C点动能最大,选项B正确;从A到C过程中,液滴克服静电力做功,电势能增加,选项C错误;除重力以外的力做的功等于机械能的变化量,从C到B的过程中,静电力做正功,洛伦兹力不做功,机械能增大,选项D错误。3.(2023·江苏南通高二统考期中)如图所示,虚线为匀强电场和匀强磁场的分界线,电场线与分界线平行。一带电粒子以初速度v0垂直于电场线射入电场,并能进入磁场。已知磁感应强度为B,粒子的比荷为k,不计粒子的重力,则粒子第一次进、出磁场两点的距离为(　　)答案:A 解析:根据题意,设粒子带正电,进入磁场时速度大小为v,方向与水平方向夹角为α,画出粒子的运动轨迹,如图所示4.(2023·广东佛山高二学业考试)为了诊断病人的心脏功能和动脉中血液粘滞情况,可以使用电磁流量计测量血管中血液的流速和流量。电磁流量计测量血管中血液流速的示意图如图所示,血液中正、负离子向右流动的速度为v,下列说法正确的是(　　)A.a端电势高于b端电势B.血液越粘滞,a、b两端电势差越大C.外加磁场越大,a、b两端电势差越小D.液体均可以使用电磁流量计测量流量答案:A5.(多选)(2023·浙江高二期中)如图所示,虚线MN右侧存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场,从MN左侧以初速度v0水平抛出一质量为m、电荷量为-q的带电小球,测得小球进入复合场区前水平位移和竖直位移之比为2∶1,若带电小球进入复合场区后做直线运动,则有(　　)AB 6.(2023·河南许昌高二期中)如图所示,在xOy坐标系第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场,在第二象限内存在垂直xOy平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)从x轴上 的M点以速度v0沿与x轴正方向成60°角的方向进入磁场,恰好从N点垂直于y轴进入电场,最终从x轴上的P点沿与y轴负方向成θ角的方向离开电场。(1)求磁感应强度B的大小。(2)求电场强度E的大小。解析:(1)粒子从M点开始做圆周运动到N点,设运动轨迹半径为r,根据洛伦兹力提供向心力有(2)粒子从N点到P点做类平抛运动,设运动的时间为t,根据几何关系有