第9讲带电粒子在组合场复合场中的运动.doc

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1、第9讲带电粒子在组合场、复合场中的运动【主干回顾】【核心精华】知识规律(1)做好“两个区分”。①正确区分重力、电场力、洛伦兹力的大小、方向特点及做功特点。②正确区分“电偏转”和“磁偏转”的不同。(2)抓住“两个技巧”。①按照带电粒子运动的先后顺序，将整个运动过程划分成不同特点的小过程。②善于画出几何图形处理几何关系，要有运用数学知识处理物理问题的习惯。考向一　带电粒子在组合场中的运动【典题1·师生探究】如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ、Ⅲ象限内有平行于y轴，电场强度大小相同、方向相反的匀强电场，在第Ⅳ象限内有垂直于纸面向内的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的带电粒子，从y轴上的M(0，

2、d)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴的N(d，0)点进入第Ⅳ象限内，又经过磁场垂直y轴进入第Ⅲ象限，最终粒子从x轴上的P点离开。不计粒子所受到的重力。求：(1)匀强电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的大小；(2)粒子运动到P点的速度大小；(3)粒子从M点运动到P点所用的时间。【典题2】如图所示，在xOy平面中第一象限内有一点P(4，3)，OP所在直线下方有垂直于纸面向里的匀强磁场，OP上方有平行于OP向上的匀强电场，电场强度E=100V/m。一质量m=1×10kg，电荷量q=2×10C带正电的粒子，从坐标原点O以初速度v=1×10m/s垂直于磁场方向射入磁场，经

3、过P点时速度方向与OP垂直并进入电场，在经过电场中的M点(图中未标出)时的动能为P点时动能的2倍，不计粒子重力。求：(1)磁感应强度的大小；(2)O、M两点间的电势差；(3)M点的坐标及粒子从O点运动到M点的时间。【总结】带电粒子在组合场中运动的处理方法不论带电粒子是先后在匀强电场和匀强磁场中运动，还是先后在匀强磁场和匀强电场中运动。解决方法如下：(1)分别研究带电粒子在不同场中的运动规律，若垂直匀强磁场方向进入，则做匀速圆周运动；在匀强电场中，若速度方向与电场方向在同一直线上，则做匀变速直线运动，若进入电场时的速度方向与电场方向垂直，则做类平抛运动。根据不同的运动规律分别求解。(2)带电粒

4、子经过磁场区域时利用圆周运动规律结合几何关系来处理。(3)注意分析磁场和电场边界处或交接点位置粒子速度的大小和方向，把粒子在两种不同场中的运动规律有机地联系起来。【对点训练】1.(2014·海南高考)如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成45°夹角。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以初速度v0从y轴上的P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T0，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变。不计重力。(1)求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需时间

5、；(2)若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值。考向二　带电粒子在复合场中的运动【典题3】如图所示，带电平行金属板相距为2R，在两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，与两板及左侧边缘线相切。一个带正电的粒子(不计重力)沿两板间中心线OO从左侧边缘O点以某一速度射入，恰沿直线通过圆形磁场区域，并从极板边缘飞出，在极板间运动时间为t。若撤去磁场，粒子仍从O点以相同速度射入，则经时间打到极板上。(1)求两极板间电压U；(2)若两极板不带电，保持磁场不变，该粒子仍沿中心线OO从O点射入，欲使粒子从两板左侧间飞出，射入的速度应满足什么条件？【典题4·自主探究】如图所示，水平放置的

6、平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动的方向是(　　)A.沿竖直方向向下　　　　B.沿竖直方向向上C.沿水平方向向左D.沿水平方向向右答案：D【总结】带电粒子在复合场中运动的处理方法(1)弄清复合场的组成特点。(2)正确分析带电粒子的受力及运动特点。(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。例如，电场与磁场中满足qE=qvB或重力场与磁场中满足mg=qvB或重力场与电场中满足mg=qE，都表现为匀速直线运动或静止，根据受力平衡列方程求解。②三场共存时，合力为零，受力平衡，粒子做

7、匀速直线运动。其中洛伦兹力F=qvB的方向与速度v垂直。③三场共存时，粒子在复合场中做匀速圆周运动。mg与qE相平衡，有mg=qE，由此可计算粒子比荷，判定粒子电性。粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，应用受力平衡和牛顿运动定律结合圆周运动规律求解，有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。【对点训练】1.(多选)如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀