江蘇省揚(yáng)州市儀征中學(xué)2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章《磁場》（第3課時）帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動（一）導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-1（通用）

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1、第3課時 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動（一） ◇◇◇◇◇◇課前預(yù)習(xí)案◇◇◇◇◇◇ 【考綱考點(diǎn)】 帶點(diǎn)粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動（Ⅱ） 【知識梳理】 1. 復(fù)合場 (1) 組合場:電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi),并不重疊或在同一區(qū)域,電場、磁場 出現(xiàn). (2) 疊加場:電場、 、重力場共存,或其中某兩種場共存. 2. 三種場的比較 　　項(xiàng)目 力的特點(diǎn) 功和能的特點(diǎn) 重力場 大小:G= 方向: 重力做功與 無關(guān),重力做功改變物體的 能 靜電場 大小:F= 方向:a. 正電荷受力方向與場強(qiáng)方向 b. 負(fù)電荷受力

2、方向與場強(qiáng)方向 電場力做功與 無關(guān) W= 電場力做功改變 磁場 洛倫茲力F= 方向可用 定則判斷 洛倫茲力不做功,不改變帶電粒子的 【基礎(chǔ)檢測】 （ ）1、如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子以某一初速度從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向進(jìn)入場區(qū)，若場區(qū)僅存在平行于y軸向上的勻強(qiáng)電場時，質(zhì)子通過P（d ，d）點(diǎn)時的動能為5Ek；若場區(qū)僅存在垂直于xoy平面的勻強(qiáng)磁場時，質(zhì)子也能通過P點(diǎn)。不計質(zhì)子的重力。設(shè)上述勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則下列說法中正確的是 A. B. C.

3、 D. （ ）2、如圖所示，一個帶電粒子（重力不計）在勻強(qiáng)磁場中按圖中軌跡運(yùn)動，中央是一塊薄金屬板，粒子在穿過金屬板時有動能損失。則 A．粒子運(yùn)動方向是abcde B．粒子運(yùn)動方向是edcba C．粒子帶正電 D．粒子帶負(fù)電 （ ）3、如圖5所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又沿垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為 A．d隨v0增大而增大，d與U無關(guān) B．d隨v0增大而增大，d隨U增

4、大而增大 C．d隨U增大而增大，d與v0無關(guān) D．d隨v0增大而增大，d隨U增大而減小 ◇◇◇◇◇◇課堂導(dǎo)學(xué)案◇◇◇◇◇◇ F要點(diǎn)提示E 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動 1、“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”的比較 垂直電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場 (不計重力) 垂直磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場 (不計重力) 受力情況 電場力FE＝qE，其大小、方向不變，與速度v無關(guān)，F(xiàn)E是恒力 洛倫茲力FB＝qvB，其大小不變，方向隨v而改變，F(xiàn)B是變力 軌跡 拋物線 圓或圓的一部分 運(yùn)動軌跡 求解方法 利用類平拋運(yùn)動的規(guī)律求解： vx＝v0 x＝v0t vy＝·t y＝··t2

5、 偏轉(zhuǎn)角φ：tan φ＝＝ 半徑：r＝ 周期：T＝ 偏移距離y和偏轉(zhuǎn)角φ要結(jié)合圓的幾何關(guān)系利用圓周運(yùn)動規(guī)律討論求解 運(yùn)動時間 t＝ t＝T＝ 動能 變化 不變 2. 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動問題,關(guān)鍵是要按順序?qū)︻}目給出的運(yùn)動過程進(jìn)行分段分析,把復(fù)雜問題分解成一個一個簡單、熟悉的問題來求解.注意銜接處的運(yùn)動狀態(tài).解決帶電粒子在組合場中運(yùn)動問題的思路方法: 3. 復(fù)合場中的粒子重力是否應(yīng)該考慮的三種情況 (1) 對于微觀粒子,如電子、質(zhì)子、離子等,因?yàn)橐话闱闆r下其重力與電場力或磁場力相比太小,可以忽略;而對于一些實(shí)際物體,如帶電小球、液滴、

6、金屬塊等一般需要考慮其重力. (2) 在題目中有明確說明是否要考慮重力的,這種情況需要注意. (3) 不能直接判斷是否要考慮重力的,在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動分析時,要由分析結(jié)果確定是否要考慮重力. @考點(diǎn)突破? 問題1 電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn) 【典型例題1】如圖所示，有—正方形區(qū)域，CB為對角線，A、D分別為對應(yīng)邊的中點(diǎn)，一不計重力的帶電粒子以速度沿CB方向射入．當(dāng)在正方形平面內(nèi)有垂直于CB方向的勻強(qiáng)電場時，粒子從A點(diǎn)飛出，所用時間為，速率為；當(dāng)區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場時，粒子從D點(diǎn)飛出，所用時間為，速率為．則下列判斷正確的是（ ） C B A D A．

7、B． C． D． 變式：帶電量為q的粒子，不計重力的作用，當(dāng)它以初速度v分別自電場與磁場中的A點(diǎn)往寬度為L的電場與磁場中射入，最后都從相應(yīng)高度的B處射出。下列說法正確的是（ ） A．電荷從兩個場中出來的速度大小一樣大 B．電荷在電場中出來時的速度要變大 C．電荷在兩個場中運(yùn)動的時間相同 D．從A到B過程中，電場對電荷做功為qEL 問題2 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動 【典型例題2】如圖所示，水平放置的兩塊長直平行金屬板a、b相距d＝0.10 m，a、b間的電場強(qiáng)度為E＝5.0×105 N/C，b板下方整個空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.6

8、 T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。今有一質(zhì)量為m＝4.8×10－25 kg、電荷量為q＝1.6×10－18 C的帶正電的粒子(不計重力)，從貼近a板的左端以v0＝1.0×106 m/s的初速度水平射入勻強(qiáng)電場，剛好從狹縫P處穿過b板而垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后粒子回到b板的Q處(圖中未畫出)。求： (1)判斷a、b兩板間電場強(qiáng)度的方向； (2)求粒子到達(dá)P處的速度與水平方向的夾角θ； (3)求P、Q之間的距離L(結(jié)果可保留根號)。 變式1：如圖所示,區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E; 區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面

9、向里的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶負(fù)電粒子(不計重力)從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60°角射入?yún)^(qū)域Ⅱ的磁場,并垂直豎直邊界CD進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ的勻強(qiáng)磁場中.求: (1) 粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌道半徑. (2) O、M間的距離. (3) 粒子從第一次進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ到離開區(qū)域Ⅲ所經(jīng)歷的時間t3. 變式2：如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy，在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場，方向沿y軸正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，方向垂直于xOy平面向里，正三角形

10、邊長為L，且ab邊與y軸平行．一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P(0，h)點(diǎn)，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場，通過電場后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限，又經(jīng)過磁場從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限，且速度與y軸負(fù)方向成45°角，不計粒子所受的重力．求： (1)電場強(qiáng)度E的大??； (2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時速度的大小和方向； (3)abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值． 第3課時帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動（一）參考答案 【知識梳理】 1．交替 磁場 2．mg 豎直向下 路徑 重力勢 qE 相同 相反 路徑 qU

11、 電勢能 qvB 左手 動能 【基礎(chǔ)檢測】 1、D 2、BD 3、A @考點(diǎn)突破? 【典型例題1】B 變式：B 【典型例題2】(1)a、b間電場強(qiáng)度的方向是由a板指向b板。 (2)粒子在a板左端運(yùn)動到P處，由動能定理得 qEd＝mv2－mv02 代入有關(guān)數(shù)據(jù)， 解得v＝×106 m/s cos θ＝， 代入數(shù)據(jù)得θ＝30° (3)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)圓心為O，半徑為r，如圖所示，由幾何關(guān)系得＝rsin 30°， 又qvB＝m 聯(lián)立求得L＝＝ m 答案：(1)a指向b　(2)30°　(3) m 變式1：(1) 粒子在勻

12、強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動,設(shè)粒子過A點(diǎn)時速度為v,由類平拋規(guī)律知 v==2v0, 粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由牛頓第二定律得 Bqv=m, 所以R=. (2) 設(shè)粒子在電場中運(yùn)動時間為t1,加速度為a, 則有qE=ma, v0tan60°=at1, 即t1=, O、M兩點(diǎn)間的距離為L=a=. (3) 設(shè)粒子在Ⅲ區(qū)域磁場中運(yùn)行時間為t3,粒子在Ⅲ區(qū)域磁場中運(yùn)行周期為T3,則 T3=, 由(1)小問可得R3==, 則t3=T3, 解得t3=. [答案] (1) 　(2) 　(3) 變式2：(1)設(shè)粒子在電場中運(yùn)動的時間為t，則有 x＝v0t＝2h y＝at2＝h qE＝ma 聯(lián)立以上各式可得 E＝. (2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時沿負(fù)y方向的分速度為vy＝at＝v0 所以v＝＝v0 方向指向第Ⅳ象限與x軸正方向成45°角． (3)粒子在磁場中運(yùn)動時，有qvB＝m 當(dāng)粒子從b點(diǎn)射出時，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為最小值，此時有r＝L，所以B＝. [答案](1)　(2)v0　指向第Ⅳ象限與x軸成45°角　(3)