2026高考物理复习课件 第十章第5讲 满分指导 带电粒子在组合场中的运动问题规范求解

第十章磁场第5讲专题：带电粒子在组合场中的运动满分指导　带电粒子在组合场中的运动问题规范求解 目录12满分指导　带电粒子在组合场中的运动问题规范求解课时作业 满分指导带电粒子在组合场中的运动问题规范求解 (14分)(2023·山东高考)如图所示，①在0≤x≤2d、0≤y≤2d的区域中，存在沿y轴正方向、场强大小为E的匀强电场，②电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场。③一个质量为m、电量为q的带正电粒子从OP中点A进入电场(不计粒子重力)。[案例剖析] (1)④若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进入电场，求磁场的磁感应强度B的大小；(2)⑤若改变电场强度大小，粒子以一定的初速度从A点沿y轴正方向第一次进入电场，离开电场后从P点第二次进入电场，在电场的作用下从Q点离开。(ⅰ)⑥求改变后电场强度E′的大小和粒子的初速度v0；(ⅱ)⑦通过计算判断粒子能否从P点第三次进入电场。 [审题　抓住信息，准确推断]关键信息信息挖掘题干①在0≤x≤2d、0≤y≤2d的区域中，存在沿y轴正方向、场强大小为E的匀强电场已知匀强电场分布的范围，匀强电场的电场强度的方向、大小②电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场已知匀强磁场分布的范围、匀强磁场的磁感应强度的方向，磁感应强度大小未知③一个质量为m、电量为q的带正电粒子从OP中点A进入电场(不计粒子重力)已知粒子的电性、电量、质量，不计重力，进入电场的入射点也给出 问题④若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进入电场，求磁场的磁感应强度B的大小已知粒子进入电场的速度为0，粒子连续两次从上边界垂直QN离开电场，此后经磁场垂直NP再次进入电场⑤若改变电场强度大小，粒子以一定的初速度从A点沿y轴正方向第一次进入电场，离开电场后从P点第二次进入电场，在电场的作用下从Q点离开改变条件(电场强度的大小、粒子的初速度)后，粒子第二次进入电场的位置、离开电场的位置均已知 问题⑥求改变后电场强度E′的大小和粒子的初速度v0磁场未变，电场范围未变，电场强度方向未变，粒子的电性、电量、质量未变⑦通过计算判断粒子能否从P点第三次进入电场若粒子第三次进入电场前在磁场中做圆周运动的圆心与P点的间距等于运动的轨迹半径，则粒子能从P点第三次进入电场，否则不能 [破题　形成思路，快速突破](1)粒子初速度为0时，垂直NP进入电场前做什么运动？ (2)若改变电场强度大小，粒子初速度不为0时，粒子第二次离开电场前做什么运动？(3)改变电场强度大小后，粒子第一次离开电场的速率即第二次进入电场的速率对解题很关键，如何求解？提示：先沿电场方向做匀加速直线运动直至第一次离开电场，然后在磁场中做匀速圆周运动并从P点再次进入电场，在电场中做匀变速曲线运动直至从Q点第二次离开电场。提示：根据粒子第一次在磁场中的运动轨迹圆和圆周运动的知识求解。 (4)改变电场强度大小后，若求得粒子第二次进入电场的速度，如何进一步求改变后的电场强度大小？(5)改变电场强度大小后，如何判断粒子第三次进入电场前在磁场中做圆周运动的圆心与P点的间距是否等于运动的轨迹半径？提示：根据粒子第二次在电场中的运动轨迹和匀变速曲线运动的规律求解。提示：根据粒子第二次在电场中的运动求出粒子第二次进入磁场的初速度大小、方向，从而计算出粒子第二次在磁场中运动的轨迹半径、圆心坐标，然后根据几何关系计算出粒子第二次在磁场中运动的圆心与P点的间距，进而可判断该间距是否等于粒子第二次在磁场中运动的轨迹半径。 [点题　突破瓶颈，稳拿满分]对于带电粒子在组合场中的运动问题，应充分挖掘题目中的关键信息，认真进行受力分析和运动过程分析，分过程、分步骤规范解题，步步得分。 课时作业 1．质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。其示意图如图所示。从粒子源S出来时的粒子速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过电场加速后从入口进入有界的垂直纸面向外的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而到达出口P。现使磁感应强度大小B加倍，要使粒子的运动轨迹不发生变化，仍沿着半圆周运动而到达出口P，应该使加速电场的电压U变为原来的()A．6倍B．5倍C．4倍D．3倍［A组　基础巩固练］ (1)Ⅰ区域磁感应强度B的大小和方向；(2)Ⅱ区域电场强度E的大小；(3)正离子从A点运动到D点所用时间t。 6．(2024·山西省吕梁市高三上开学检测)(多选)如图所示，平面直角坐标系xOy，在x≤4L且y≥0区域中有磁感应强度为B、垂直xOy平面的匀强磁场，在x＝4L直线右边区域有与x轴负方向成37°角、平行于xOy平面的匀强电场，一质量为m、带电量为q的粒子(不计重力)从y轴上的a点沿y轴负方向射入磁场，从b点(4L，0)沿x轴的正方向离开磁场进入电场，到达c点时粒子的速度恰好沿y轴的负方向，且c点的横坐标为7L，sin37°＝0．6、cos37°＝0．8，下列说法正确的是()［B组　综合提升练］ 8．对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动，离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。(1)求加速电场的电压U；(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；［C组　拔尖培优练］