2026高考总复习优化设计二轮物理（人教版）课件计算题突破2　带电粒子在复合场中的运动(含解析)

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一、带电粒子在组合场中的运动
二、带电粒子在叠加场中的运动
三、带电粒子在交变场中的运动
四、带电粒子在立体空间中的运动
1.两种运动组合(1)轨迹为“直线+圆”
(2)轨迹为“抛物线+圆”
2.带电粒子的“电偏转”和“磁偏转”的比较
3.常见运动及处理方法
(1)求磁感应强度的大小。(2)求电场强度的大小。(3)若粒子从a点以v0竖直向下发射,长时间来看,粒子将向左或向右漂移,求漂移速度大小。(一个周期内粒子的位移与周期的比值为漂移速度)
1.复合场中带电粒子受力与运动的分析
2.速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件都是带电粒子在相互正交的电场和磁场组成的场中的运动平衡问题,所不同的是速度选择器中的电场是带电粒子进入前存在的,是外加的;磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件中的电场是粒子进入磁场后,在洛伦兹力作用下带电粒子打在两极板后才产生的。
(1)求电场强度E的大小及该粒子第一次经过z=z0平面时的位置对应的x轴坐标值。(2)当该带电粒子沿x轴正方向飞出到达P点所用时间最短时,求B2的大小。(3)若将电场E改成沿y轴正方向,粒子同样从坐标原点O沿x轴以速度v射出,求粒子的轨迹方程。
1.此类问题是场在时间上的组合,电场或磁场往往具有周期性,粒子的运动也往往具有周期性。这种情况下要仔细分析带电粒子的受力情况和运动过程,弄清楚带电粒子在每一时间段内在电场、磁场中各处于什么状态,做什么运动,画出一个周期内的运动轨迹,确定带电粒子的运动过程,选择合适的规律进行解题。
带电粒子在立体空间中的运动问题,往往通过降维思想进行简化,常见示例及解题策略如下表:
例4　(2024湖南卷)如图所示,有一内半径为2r、长为L的圆筒,左右端面圆心O'、O处各开有一小孔。以O为坐标原点,取O'O方向为x轴正方向建立Oxyz坐标系。在筒内x≤0区域有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向沿x轴正方向;筒外x≥0区域有一匀强电场,电场强度大小为E,方向沿y轴正方向。一电子枪在O'处向圆筒内多个方向发射电子,电子初速度方向均在xOy平面内,且在x轴正方向的分速度大小均为v0。已知电子的质量为m、电荷量为e,设电子始终未与筒壁碰撞,不计电子之间的相互作用及电子的重力。
(1)若所有电子均能经过O进入电场,求磁感应强度B的最小值;(2)取(1)问中最小的磁感应强度B,若进入磁场中电子的速度方向与x轴正方向最大夹角为θ,求tan θ的绝对值;(3)取(1)问中最小的磁感应强度B,求电子在电场中运动时y轴正方向的最大位移。