选修3-1第三章磁场专题——带电粒子在复合场中的运动

高考物理一轮复习

带电粒子在复合场中的运动

主讲：梁建兴

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一、学习目标：

1、掌握带电粒子在复合场中运动问题的分析方法。

2、重点掌握带电粒子在复合场中运动问题的典型题型及其解法。

二、重点、难点：

重点：带电粒子在复合场中运动问题的分析方法。

难点：与带电粒子在复合场中运动问题相关的典型题型的分析

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带电粒子在复合场

中的运动

复合场的概念

复合场的几个基本概念

复合场中各种场力的特点

带电粒子在复合场中无约束情况下的运动形式

带电粒子在复合场中 运动形式的分析

带电粒子在复合场中有约束情况下的运动形式

1、正确分析受力情况

解决与力学知识相联系的带电体

综合问题的基本思路

2、正确分析物体的运动状态 3、恰当灵活地运用动力学的三

大方法解决问题

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知识点1：带电粒子在复合场中的直线运动问题：

例1：空间存在竖直方向互相正交的匀强电场和匀强磁场，其大小分别为E 3N/C，B 1T，方向如图所示。有一个质量为m 2.0 10 5kg，带正电荷q 2.0 10 6C的粒子在空间做直线运动，试求其速度的大小和方向。（g取10m/s）

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变式1：

如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为1.0 10 4kg，带4.0 10C正电荷，小球在棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度E 10N/C，方向水平向右，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，方向为垂直纸面向里，小球与棒间动摩擦因数为 0.2，求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度。（设小球在运动过程中所带电荷量保持不变，g取10m/s）

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知识点2：带电粒子在复合场中的圆周运动问题：

例2：已知质量为m的带电液滴，以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示。求：

（1）液滴在空间受到几个力作用。 （2）液滴带电荷量及电性。

（3）液滴做匀速圆周运动的半径有多大？

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变式2：

如图所示，在水平地面上方有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直于纸面向里。一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面（垂直于磁场方向的平面）做速度大小为v的匀速圆周运动，重力加速度为g。

（1）求此区域内电场强度的大小和方向；

（2）若某时刻该微粒在场中运动到P点时，速度与水平方向的夹角为60°，且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径。求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离；

（3）当带电微粒运动至最高点时，将电场强度的大小变为原来的微粒能落至地面，求带电微粒落至地面时的速度大小。

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（方向不变，且不计电场变化对原磁场的影响），且带电2

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知识点3：带电粒子在组合场或复合场中的运动问题：

例3：如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴正半轴上y h处的M点，以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x 2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力，求：

（1）电场强度的大小E；

（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；

（3）粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t。

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变式3：

如图所示，在y 0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y 0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面（纸面）向外。一个电量为q，质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y h处的P1点时速度为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x 2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y 2h处的P3点。不计重力，求：

（1）电场强度的大小。

（2）粒子到达P2点时速度的大小和方向。 （3）磁感应强度的大小。

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