高二物理带电粒子在电磁场中的运动

高二物理第三章磁场学习任务

学习内容 提供材料 1. 带电粒子在1.教材匀强磁场中的P99-P102 运动 2.海淀名师伴你学 学习任务 1.先阅读教材，总结速度选择器、质谱仪、磁流体发电机、回旋加速器原理 2．填写伴你学知识清单，学习指点迷津带电粒子在匀强磁场中的运动如何确定圆心、半径、时间方法。 3.完成思维导航典型例题 2.带电粒子在电下发学习1.完成学习任务一 磁复合场中的任务 2.总结比较“电偏转”和“磁偏转”运动 的受力特征、运动规律 3.完成任务二 记录学习中问题与老师电话、网络交1.12月10号下流 午2点猿题库 发布1道试题 2.完成磁场单元检测 第三章带电粒子在电磁复合场中的运动 班级________ 姓名__________ 评估检测 1.12月9号下午2点猿题库发布1道试题 2.完成伴你学相关针对练习 备注 一、磁场中的带电粒子一般可分为两类：

1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛伦兹力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。

2、带电微粒：如带电小球、带电液滴、带点尘埃、带电质点等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都要考虑重力。

3、某些带电体是否考虑重力，要根据物体运动状态或题目中的隐含条件来判定。 二、带电粒子在电磁场中的运动类型 1、只有单独的一个电场或磁场

2、有两个场（电场和磁场）同时存在于不同空间(比如质谱仪、回旋加速器等)

3、有两个场（电场和磁场）同时存在于同一个空间 (比如速度选择器、磁流体发电机等) 4、有三个场（电场、磁场和重力场）同时存在于同一个空间 学习任务一

理解活动1：粒子垂直进入匀强电场与匀强磁场运动

例1：如甲、乙两图所示的虚线范围内分别有匀强电场和匀强磁场。两束速率均为v0的电子流（电子质量为m、电荷量为e）从场区域的左边界垂直进入场区，最后都从场区的右边界飞出，飞出时速度的偏转角均为60°。若已知场区的宽度都为L，不计电子的重力以及电子间的相互作用，求：匀强电场的场强E和匀强磁场的磁感应强度B。

1 / 4

总结：“电偏转”和“磁偏转”的比较 受力特征 运动情况 运动规律 偏转情况 动能变化 电偏转 磁偏转 评估练习1：在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限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轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.

学习任务二

理解活动2：带电离子在同一个区域的电磁场中运动

例2：如图1所示，长为L的平行金属板M、N水平放置，两板之间的距离为d，两板间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B，一个带正电的质点，沿水平方向从两板的正中央垂直于磁场方向进入两板之间，重力加速度为g。

（1）若M板接直流电源正极，N板接负极，电源电压恒为U，带电质点以恒定的速度v匀速通过两板之间的复合场（电场、磁场和重力场），求带电质点的电量与质量的比值。 （2）若M、N接如图2所示的电压（M板电势高时U为正），L=0.5m，d=0.4m，B=0.1T，质量为m=1×10-4kg带电量为q=2×10-2C的带正电质点以水平速度v=1m/s，从t=0时刻开始进入复合场（g=10m/s2） a.定性画出质点的运动轨迹

L b.求质点在复合场中的运动时间

U/10-2v M 2 × × × × × × d

m × × v × × × × t/10-1s

q × × × × × × 0 π 2π 3π × × × × × × -2 N 图2 图1

2 / 4

评估练习2：如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示)，电场强度的大小为E0，E＞0表示电场方向竖直向上．t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点．Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量．(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T； (3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值．

评估练习3：如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到O点，然后重复上述运动过程。求：

（1）中间磁场区域的宽度d；

（2）带电粒子从O点开始运动到第一次回到O 点所用时间t.

3 / 4

提高题1:如图所示，在电子枪右侧依次存在加速电场，两水平放置的平行金属板和竖直放置的荧光屏。加 速电场的电压为U1。两平行金属板的板长、板间距离均为d。荧光屏距两平行金属板右侧距离也为d。电子 枪发射的质量为m、电荷量为–e的电子，从两平行金属板的中央穿过，打在荧光屏的中点O。不计电子在 进入加速电场前的速度及电子重力。

（1）求电子进入两金属板间时的速度大小v0；

（2）若两金属板间只存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，求电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值ym和此时磁感应强度B的大小；

（3）若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场，两板间的偏转电压为U2，电子会打在荧光屏上某点，该点距O点距离为

d，求此时U1与U2的比值；若使电子打在荧光屏上某点，该点距O点距离为d，只改变一2M 电子枪 电子束 个条件的情况下，请你提供一种方案，并说明理由。

B d O S1 U1 N d d 提高题2:研究物理问题的方法是运用现有的知识对问题做深入的学习和研究，找到解决的思路与方法，例 如：模型法、等效法、分析法、图像法。掌握并能运用这些方法在一定程度上比习得物理知识更加重要。 （1） 如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，半径为r的绝缘光滑圆环固

定在竖直平面内，O是圆心，AB是竖直方向的直径。一质量为m、电荷量为+q的小球套在圆环上，并静止在P点，且OP与竖直方向的夹角θ=37°。不计空气阻力。已知重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 a．求电场强度E的大小；

b．若要使小球从P点出发能做完整的圆周运动，求小球初速度应满足的条件。

（2）如图乙所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。现使圆环以初速度v0向上运动，经时间t圆环回到出发位置。不计空气阻力。已知重力加速度为g。求当圆环回到出发位置时速度v的大小。

图甲 图乙

4 / 4