新教材2023年秋高中物理第1章安培力與洛倫茲力素養(yǎng)提升課3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)生用書(shū)無(wú)答案新人教版選擇性必修第二冊(cè)

素養(yǎng)提升課(三)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．理解組合場(chǎng)和疊加場(chǎng)的概念。2．會(huì)分析粒子在各種場(chǎng)中的受力特點(diǎn)。3．掌握粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法。帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．疊加場(chǎng)：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)共存，或其中某兩種場(chǎng)共存。2．基本思路(1)弄清疊加場(chǎng)的組成。(2)進(jìn)行受力分析。(3)確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合。(4)畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。①直線運(yùn)動(dòng)：如果帶電粒子在疊加場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，則一定是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，合力為零，根據(jù)受力平衡列方程求解。②圓周運(yùn)動(dòng)：如果帶電粒子在疊加場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，則一定是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則一定是電場(chǎng)力和重力平衡，洛倫茲力提供向心力，應(yīng)用平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律分別列方程求解。③當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解?！镜淅?】如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy，其第一象限存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里。一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的微粒從坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，沿與x軸正方向的夾角為45°的初速度方向進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)中，正好做直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到A(l，l)時(shí)，電場(chǎng)方向突然變?yōu)樨Q直向上(不計(jì)電場(chǎng)變化的時(shí)間)，微粒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，正好垂直于y軸穿出復(fù)合場(chǎng)。重力加速度為g，不計(jì)一切阻力，求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(3)微粒在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。[聽(tīng)課記錄](méi)復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的求解技巧帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題仍是一個(gè)力學(xué)問(wèn)題，求解思路與力學(xué)問(wèn)題的求解思路基本相同，仍然按照對(duì)帶電體進(jìn)行受力分析，運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，充分挖掘題目中的隱含條件，根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)情況建立相應(yīng)的方程。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選)(2022·廣東卷)如圖所示，磁控管內(nèi)局部區(qū)域分布有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電子從M點(diǎn)由靜止釋放，沿圖中所示軌跡依次經(jīng)過(guò)N、P兩點(diǎn)。已知M、P在同一等勢(shì)面上，下列說(shuō)法正確的有()A．電子從N到P，電場(chǎng)力做正功B．N點(diǎn)的電勢(shì)高于P點(diǎn)的電勢(shì)C．電子從M到N，洛倫茲力不做功D．電子在M點(diǎn)所受的合力大于在P點(diǎn)所受的合力帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．組合場(chǎng)：電場(chǎng)與磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，一般為兩場(chǎng)相鄰或在同一區(qū)域電場(chǎng)、磁場(chǎng)交替出現(xiàn)。2．“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的比較電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以v⊥E進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)(不計(jì)重力)帶電粒子以v⊥B進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)(不計(jì)重力)受力情況只受恒定的電場(chǎng)力F＝Eq只受大小恒定的洛倫茲力F＝qvB運(yùn)動(dòng)情況類平拋運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡拋物線圓弧求解方法利用類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律x＝v0t，y＝12at2，牛頓第二定律、向心力公式r＝mv【典例2】如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy的第一象限中分布著沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第四象限中分布著方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的微粒，在A點(diǎn)(0，3m)處以初速度v0＝120m/s平行于x軸正方向射入電場(chǎng)區(qū)域，然后從電場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入磁場(chǎng)，又從磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)，并且先后只通過(guò)x軸上的P點(diǎn)(6m，0)和Q點(diǎn)(8m，0)各一次。已知該微粒的比荷為qm＝102C/kg(1)求微粒從A到P所經(jīng)歷的時(shí)間和加速度的大?。?2)求出微粒到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角，并畫(huà)出帶電微粒在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中由A至Q的運(yùn)動(dòng)軌跡；(3)求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。[聽(tīng)課記錄](méi)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電荷離子，在D處沿圖示方向以一定的速度射入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。結(jié)果離子正好從距A點(diǎn)為d的小孔C沿垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，此電場(chǎng)方向與AC平行且豎直向上，最后離子打在G處，而G處距A點(diǎn)為2d(AG⊥AC)。不計(jì)離子重力，離子運(yùn)動(dòng)軌跡在紙面內(nèi)。求：(1)此離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r；(2)離子從D處運(yùn)動(dòng)到G處所需時(shí)間；(3)離子到達(dá)G處時(shí)的動(dòng)能。