带电粒子在组合场、复合场中的运动复习课件.ppt

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1、第9讲　带电粒子在组合场、复合场中的运动1.三种场力：（1）重力：G=mg，方向总是_________，做功只取决于____________________。（2）电场力：F=qE，方向与_______________有关，在匀强电场中是恒力，做功只取决于初、末位置的_______。（3）洛伦兹力：F=qvB（v⊥B），方向由_________判定，洛伦兹力永不做功。竖直向下初、末位置的高度差电场方向及电性电势差左手定则2.电偏转与磁偏转的区别：（1）电偏转：常研究类平抛运动，利用_________________思想分析相关问题。（2）磁偏转：常研究匀速圆周运动，利用圆的几何知识及

2、_____、_____公式分析相关问题。运动的合成与分解半径周期1.（2012·海南高考）如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变（　　）A.粒子速度的大小B.粒子所带的电荷量C.电场强度D.磁感应强度【解析】选B。粒子受到电场力和洛伦兹力作用而平衡，即qE=qvB，所以只要当粒子速度v=时，粒子运动轨迹就是一条直线，与粒子所带的电荷量q无关，选项B正确；当粒子速度的大小、电场强度、磁感应强度三个量中任何一个改变时，运动轨迹都会改变，选

3、项A、C、D不符合题意。2.（2013·浙江高考改编）在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P+和P3+，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，以下对离子P+和P3+的运动判断错误的是（　　）A.在电场中的加速度之比为1∶1B.在磁场中运动的半径之比为∶1C.在磁场中转过的角度之比为1∶2D.离开电场区域时的动能之比为1∶3【解析】选A。磷离子P+和P3+的质量相等，在电场中所受的电场力之比为1∶3，所以加速度之比为1∶3，A项错误；离

4、开电场区域时的动能之比为1∶3，初速度可忽略的磷离子P+和P3+，经电压为U的电场加速后，由动能定理可得，离开电场区域时的动能之比为它们的带电量之比，即1∶3，D项正确；在磁场中做圆周运动时洛伦兹力提供向心力qvB=，可得B项正确；设P+在磁场中的运动半径为R，由几何知识可得磁场的宽度为而P3+在磁场中运动的半径为R，由几何知识可得P3+在磁场中转过的角度为60°，P+在磁场中转过的角度为30°，所以磷离子P+和P3+在磁场中转过的角度之比为1∶2，C项正确。3.（2012·新课标全国卷）如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一

5、质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域，在圆上的b点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直。圆心O到直线的距离为R。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域，也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B，不计重力，求电场强度的大小。【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动。设圆周的半径为r，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得qvB=①式中v为粒子在a点的速度。过b点和O点作直线的垂线，分别与直线交于c点和d点，过O点再作bc的垂线交bc于e点。由几何关系知，线段和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径围成一正方形。因此②设=x，由几

6、何关系得③④联立②③④式得r=R⑤再考虑粒子在电场中的运动。设电场强度的大小为E，粒子在电场中做类平抛运动。设其加速度大小为a，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qE=ma⑥粒子在电场方向和直线方向所走的距离均为r，由运动学公式得r=at2⑦r=vt⑧式中t是粒子在电场中运动的时间。联立①⑤⑥⑦⑧式得答案：热点考向1带电粒子在组合场中的运动【典例1】（14分）（2013·泉州二模）如图所示，在直角坐标系xOy的第一、四象限区域内存在边界平行y轴的两个有界的匀强磁场：垂直纸面向外的匀强磁场Ⅰ、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ。O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点，OM=MP=L；在第

7、三象限存在沿y轴正向的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的带电粒子从电场中坐标为（-2L，-L）的点以速度v0沿+x方向射出，恰好经过原点O处射入区域Ⅰ又从M点射出区域Ⅰ（粒子的重力不计）。（1）求第三象限匀强电场场强E的大小；（2）求区域Ⅰ内匀强磁场磁感应强度B的大小；（3）若带电粒子能再次回到原点O，问区域Ⅱ内磁场的宽度至少为多少？粒子两次经过原点O的时间间隔为多少？【解题探究】（1）匀强电场场强E的求解：①x方向位移关系式：______；②y方向位移