【创新设计】2016届高三物理(鲁科版)一轮复习配套课件：第8章 磁场8-4(小专题)带电粒子在复合场中的运动.ppt

带电粒子在复合场中运动的解题模板 【变式训练】 图6 (1)求粒子到达D点时的速率； (2)求磁感应强度B1＝0.3 T时粒子做圆周运动的周期和半径； (3)若在距D点左侧d＝21 cm处有一垂直于MN的足够大的挡 板ab，求粒子从C点运动到挡板所用的时间。 解析　(1)粒子在电场中做匀加速直线运动， 则qE＝ma，v＝at1 解得v0＝1.5×104 m/s 由以上计算可知，粒子的运动 轨迹为如图所示的周期运动， 每一个周期运动的水平距离为 s＝2(r1＋r2)＝16 cm 所以，粒子运动1个整数周期 后余下的距离为 Δd＝d－s＝5 cm＝r1 粒子从C点出发运动到挡板的时间为 能力突破 1．复合场与组合场 (1)复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存。 (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场分时间段或分区域交替出现。 第4课时　(小专题)带电粒子在复合场中的运动 [知 识 梳 理] 2．三种场的比较 ? 名称 力的特点 功和能的特点 重力场 大小：G＝mg 方向：竖直向下 重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重力势能 静电场 大小：F＝qE 方向：正电荷受力方向与场强方向相同；负电荷受力方向与场强方向相反 电场力做功与路径无关 W＝qU 电场力做功改变电势能 磁场 洛伦兹力f＝qvB 方向可用左手定则判断 洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的动能 3. 带电粒子在复合场中的运动分类 (1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动。 (2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。 (3)一般的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。 (4)分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。 突破一　带电粒子在组合场中的运动 “磁偏转”和“电偏转”的差别 电偏转 磁偏转 偏转条件 带电粒子以v⊥E进入匀强电场 带电粒子以v⊥B进入匀强磁场 受力情况 只受恒定的电场力 只受大小恒定的洛伦兹力 运动情况 类平抛运动 匀速圆周运动 运动轨迹 抛物线 圆弧 物理规律 类平抛知识、牛顿第二定律 牛顿第二定律、向心力公式 基本公式 【典例1】 (2014·海南卷，14)如 图1所示，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)的粒子以速度v0从y轴上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，磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，不计重力。 图1 (1)求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需的时间； (2)若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值。 1. 求解策略：“各个击破” 2．抓住联系两个场的纽带——速度。 【变式训练】 1．如图2所示，在坐标系xOy的第一象限内斜线OC的上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，第四象限内存在磁感应强度大小未知、方向垂直纸面向里的匀强磁场，第三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在x轴负半轴上有一接收屏GD，GD＝2OD＝d，现有一带电粒子(不计重力)从y轴上的A点，以初速度v0水平向右垂直射入匀强磁场，恰好垂直OC射出，并从x轴上的P点(未画出)进入第四象限内的匀强磁场，粒子经磁场偏转后又垂 图2 突破二　带电粒子在叠加复合场中的运动 处理带电粒子在复合场中的运动时，要做到“三个分析”： (1)正确分析受力情况，重点明确重力是否不计和洛伦兹力的方向。 (2)正确分析运动情况，常见的运动形式有：匀速直线运动、匀速圆周运动和一般变速曲线运动。 (3)正确分析各力的做功情况，主要分析电场力和重力的功，洛伦兹力一定不做功。 做匀速直线运动，到达D点后撤去推力。当P1到达倾斜轨道底端G点时，不带电的小物体P2在GH顶端静止释放，经过时间t＝0.1 s与P1相遇。P1和P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为μ＝0.5，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力。求： 图3 (1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小； (2)倾斜轨道GH的长度s。 第一步：仔细读题 抓好“三个分析” 第二步：抓住关键点