浙江高考物理二轮复习专题七计算题题型强化第3讲加试第22题带电粒子在复合场中的运动课件

第3讲加试第22题带电粒子在复合场中的运动专题七计算题题型强化内容索引题型1带电粒子在叠加场中的运动题型2带电粒子在组合场中的运动带电粒子在叠加场中的运动题型11.无约束情况下的运动情况分类无约束情况下的运动情况分类(1)洛伦兹力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动.若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，可由此求解问题.(2)电场力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)若电场力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动.若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题.(3)电场力、洛伦兹力、重力并存若三力平衡，一定做匀速直线运动.若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动.若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题.2.有约束情况下的运动有约束情况下的运动带电粒子在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律并结合牛顿运动定律求解.例例1(2018新力量联盟期末)如图1所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0.5 T，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E2 N/C.在其第一象限空间有沿y轴负方向图1的、场强大小也为E的匀强电场，并在yh0.4 m的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO做直线运动(PO与x轴负方向的夹角为45)，并从原点O进入第一象限，重力加速度g取10 m/s2，问：(1)油滴的电性；答案解析答案答案油滴带负电荷解析解析油滴带负电荷.(2)油滴在P点得到的初速度大小；(结果可用根式表示)答案解析解析解析油滴受三个力作用，如图所示，从P到O沿直线运动必为匀速运动，设油滴质量为m由平衡条件有mgqE(3)油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标值.答案解析答案答案0.828 s(4 m,0)解析解析进入第一象限后，油滴所受电场力和重力相等，知油滴先做匀速直线运动，进入yh的区域后做匀速圆周运动，路径如图，最后从x轴上的N点离开第一象限.由对称性知从CN的时间t3t1在第一象限的运动的总时间tt1t2t30.828 s在磁场中有即离开第一象限处(N点)的坐标为(4 m,0)拓展训练1.如图2所示，在足够大的空间范围内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B.足够长的斜面固定在水平面上，斜面倾角为45.有一带电的小球P静止于斜面顶端A处，且恰好对斜面无压力.若将小球P以初速度v0水平向右抛出(P视为质点)，一段时间后，小球落在斜面上的C点.已知小球的运动轨迹在同一竖直平面内，重力加速度为g，求：图2(1)小球P落到斜面上时速度方向与斜面的夹角及由A到C所需的时间t；答案解析解析解析小球P静止时不受洛伦兹力作用，仅受自身重力和电场力，对斜面恰好无压力，则mgqEP获得水平初速度后由于重力和电场力平衡，将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由对称性可得小球P落到斜面上时其速度方向与斜面的夹角为45由牛顿第二定律得：(2)小球P抛出到落到斜面的位移x的大小.答案解析带电粒子在组合场中的运动题型2“电偏转电偏转”和和“磁偏转磁偏转”的比较的比较垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)受力情况电场力FqE，其大小、方向不变，与速度v无关，F是恒力洛伦兹力F洛qvB，其大小不变，方向随v而改变，F洛是变力轨迹抛物线圆或圆的一部分运动轨迹例例2(2018杭州市重点中学期末)空间有如图3所示坐标系，在0 x0.4 m范围内有y轴正方向的匀强电场E1150 V/m，在0.4 mx0.8 m范围内有y轴负方向的匀强电场E2450 V/m，在0.8 mx0,0 x0，xd的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，两区域内磁感应强度大小均为B，M板左侧电子枪随时间均匀发射出初速度可以忽略的热电子，所有电子经小孔S1进入两板间的电场加速后，从O点处小孔沿x轴正方向射入磁场，最后打在荧光屏上，使得荧光屏发亮，已知电子的质量为m，电荷量为e，M、N两板间所加的电压如图乙所示，电子通过MN的时间极短，且不计电子重力及电子间的相互作用，求：图4答案解析则电子在磁场(0 x0.5d时，离子运动时间更长，水平位移xd，即0.5d到d这段距离的离子会射出电场，(4)现撤去区域的电场，保留磁场但磁感应强度大小可调.假设AB极上有两种正离子，质量分别为m1、m2，且m14m2，电荷量均为q1.现将两种离子完全分离，同时收集更多的离子，需在CD边上放置一探测板CP(离子必须打在探测板上)，如图乙所示.在探测板下端留有狭缝PD，离子只能通过狭缝进入磁场进行分离，试求狭缝PD宽度的最大值.答案解析解析解析设两离子在磁场中做圆周运动的半径为R1和R2，根据洛伦兹力提供向心力得因为m14m2，则有R12R2，此时狭缝最大值x同时满足(如图所示)x2R12R2d2R1x