人教版新高考物理二轮复习课件　带电粒子在复合场中的运动

这是一份人教版新高考物理二轮复习课件　带电粒子在复合场中的运动
专题三2022高中总复习优化设计GAO ZHONG ZONG FU XI YOU HUA SHE JI内容索引体系构建•真题感悟高频考点•能力突破专项模块•素养培优体系构建•真题感悟【知识回顾•构建网络】 【感悟高考•真题再练】 1.(2017全国Ⅰ卷)如图所示,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为ma、mb、mc。已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(　　)A.ma>mb>mc B.mb>ma>mcC.mc>ma>mb D.mc>mb>ma答案 B 2.(2019全国Ⅲ卷)如图所示,在坐标系的第一象限和第二象限内存在磁感应强度大小分别为 B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为(　　)答案 B 3.(2021山东卷)某离子实验装置的基本原理如图甲所示。Ⅰ区宽度为d,左边界与x轴垂直交于坐标原点O,其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0;Ⅱ区宽度为l,左边界与x轴垂直交于O1点,右边界与x轴垂直交于O2点,其内充满沿y轴负方向的匀强电场。测试板垂直于x轴置甲 于Ⅱ区右边界,其中心C与O2点重合。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子,加速后沿x轴正方向过O点,依次经Ⅰ区、Ⅱ区,恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为θ。忽略离子间的相互作用,不计重力。(1)求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小v。(2)求Ⅱ区内电场强度的大小E。(3)保持上述条件不变,将Ⅱ区分为左右两部分,分别填充磁感应强度大小均为B(数值未知)、方向相反且平行于y轴的匀强磁场,如图乙乙 所示。为使离子的运动轨迹与测试板相切于C点,需沿x轴移动测试板,求移动后C到O1的距离s。甲(2)离子在Ⅱ区内只受静电力,x方向做匀速直线运动,y方向做匀变速直线运动,设从进入电场到击中测试板中心C的时间为t,y方向的位移为y0,加速度大小为a,由牛顿第二定律得qE=ma由运动的合成与分解得(3)Ⅱ区内填充磁场后,离子在垂直于xOy平面的方向做线速度大小为vcos θ的匀速圆周运动,如图乙所示。设左侧部分的圆心角为α,圆周运动半径为r',运动轨迹长度为l',由几何关系得乙 高频考点•能力突破【命题点点拨】 [典例](2018全国Ⅱ卷)(命题点1)一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xOy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l',电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M、N为条状区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行,一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计粒子重力。(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹。(2)求该粒子从M点入射时速度的大小。(3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为 ,求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间。解析 (1)粒子运动的轨迹如图甲所示。(粒子在电场中的轨迹为抛物线,在磁场中为圆弧,上下对称)甲 (2)粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动。设粒子从M点射入时速度的大小为v0,在下侧电场中运动的时间为t,加速度的大小为a;粒子进入磁场的速度大小为v,方向与电场方向的夹角为θ(见图乙),速度沿电场方向的分量为v1,根据牛顿第二定律有qE=ma①式中q和m分别为粒子的电荷量和质量。由运动学公式有v1=at②l'=v0t③v1=vcos θ④粒子在磁场中做匀速圆周运动,设其运动轨道半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 ⑤由几何关系得l=2Rcos θ⑥联立①②③④⑤⑥式得 。⑦乙 【思维路径】审题:破题:1.粒子在电场中做类平抛运动,然后进入磁场中做圆周运动,再次进入电场中做类平抛运动,结合相应的计算即可画出轨迹图。2.在电场中要分两个方向处理问题,一个方向是匀速运动,一个方向是匀加速运动;在磁场中的运动关键是找到圆心,求出半径,结合向心力公式求解。 方法点拨带电粒子在组合场中运动的处理方法——明、定、画、用、找1.明性质:要清楚场的性质、方向、强弱、范围等。2.定运动:带电粒子依次通过不同场区时,由受力情况确定粒子在不同区域的运动情况。3.画轨迹:正确地画出粒子的运动轨迹图。4.用规律: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理。5.找关系:要明确带电粒子通过不同场区的交界处时速度大小和方向的关系,上一个区域的末速度往往是下一个区域的初速度。【对点训练】1.(命题点2)如图所示,在空间坐标系x