2019届高考物理总复习第九章磁场题型探究课带电粒子在复合场中的运动测试题.doc

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1、题型探究课　带电粒子在复合场中的运动　带电粒子在组合场中的运动[学生用书P190]【题型解读】1．“电偏转”和“磁偏转”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FE＝qE，其大小、方向不变，与速度v无关，FE是恒力洛伦兹力FB＝qvB，其大小不变，方向随v而改变，FB是变力轨迹抛物线圆或圆的一部分运动轨迹求解方法利用类似平抛运动的规律求解：vx＝v0，x＝v0tvy＝t，y＝t2偏转角φ：tanφ＝＝半径：r＝周期：T＝偏移距离y和偏转角φ要结合圆的几何关系利用圆周运动规律讨论求解运

2、动时间t＝t＝T＝动能变化不变2.带电粒子在组合场中的运动，实际上是几个典型运动过程的组合，因此解决这类问题要分段处理，找出各分段之间的衔接点和相关物理量，问题即可迎刃而解．常见类型如下：(1)从电场进入磁场①粒子先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动．在电场中利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度．②粒子先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动．在电场中利用类平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度．(2)从磁场进入电场①粒子进入电场时的速度与电场方向相同或相反，做匀变速直线运动(不计重力)．②粒子进入电场时

3、的速度方向与电场方向垂直，做类平抛运动．【典题例析】　(2017·高考天津卷)平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示．一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍．粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等．不计粒子重力，问：(1)粒子到达O点时速度的大小和方向；(2)电场强度和磁感应强度的大小之比．[解析]　(1)在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴距离为

4、L，到y轴距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，有2L＝v0t①L＝at2②设粒子到达O点时沿y轴方向的分速度为vyvy＝at③设粒子到达O点时速度方向与x轴正方向夹角为α，有tanα＝④联立①②③④式得α＝45°⑤即粒子到达O点时速度方向与x轴正方向成45°角斜向上．设粒子到达O点时速度大小为v，由运动的合成有v＝⑥联立①②③⑥式得v＝v0.⑦(2)设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，由牛顿第二定律可得F＝ma⑧又F＝qE⑨设磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R

5、，所受的洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m⑩由几何关系可知R＝L⑪联立①②⑦⑧⑨⑩⑪式得＝.[答案]　见解析　　1.(2017·高考全国卷Ⅲ)如图，空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场．在x≥0区域，磁感应强度的大小为B0；x＜0区域，磁感应强度的大小为λB0(常数λ＞1)．一质量为m、电荷量为q(q＞0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求(不计重力)(1)粒子运动的时间；(2)粒子与O点间的距离．解析：(1)在匀强磁场中，带电粒子做圆周运动．设在x≥0区

6、域，圆周半径为R1；在x<0区域，圆周半径为R2.由洛伦兹力公式及牛顿定律得qB0v0＝m①qλB0v0＝m②粒子速度方向转过180°时，所需时间t1为t1＝③粒子再转过180°时，所需时间t2为t2＝④联立①②③④式得，所求时间为t0＝t1＋t2＝.⑤(2)由几何关系及①②式得，所求距离为d0＝2(R1－R2)＝.答案：见解析　带电粒子在叠加场中的运动[学生用书P191]【题型解读】带电粒子在叠加场中运动的分析方法【典题例析】　如图甲所示，在以O为圆心，内外半径分别为R1和R2的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内

7、外圆间的电势差U为常量，R1＝R0，R2＝3R0.一电荷量为＋q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力．(1)已知粒子从外圆上以速度v1射出，求粒子在A点的初速度v0的大小；(2)若撤去电场，如图乙所示，已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v2射出，方向与OA延长线成45°，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间；(3)在图乙中，若粒子从A点进入磁场，速度大小为v3，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？[解析]　(1)电场、磁场都存在时，只有电场力对带电粒子做功，由动能定理qU＝mv－

8、mv①得v0＝.②(2)由牛顿第二定律qBv2＝③如图1所示，由几何关系确定粒子运动轨迹的圆心O′和半径RR2＋R2＝(R2－R1)2④联立③④得磁感应强度大小B＝⑤粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T＝⑥由几何关系确定粒子在磁场中运动的时间t＝⑦联