高三物理复合场学案

高三物理复合场学案
知识梳理：
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1．不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分为三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动．
2．不计重力的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个基本公式：
(1)向心力公式__________；
(2)轨道半径公式__________；
(3)周期、频率公式__________．
3．不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：
带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做__________曲线运动(类平抛运动)；垂直进入匀强磁场，则做__________曲线运动(匀速圆周运动)．
二、带电粒子在复合场中的运动
复合场是指电场、磁场、重力场并存或其中某两种场并存的场，带电粒子在这些复合场中运动时必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要．
1．当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，粒子将____________或____________运动．
2．当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做____________运动．
3．当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做____________运动．
精例探究：
一、带电粒子在复合场中的运动
例1、如图所示，质量为m的环带+q电荷，套在足够长的绝缘杆上，动摩擦因数为µ，杆处于正交的匀强电场和匀强磁场中，杆与水平电场夹角为θ，若环能从静止开始下滑，则以下说法正确的是( ) A．环在下滑过程中，加速度不断减小，最后为零
B．环在下滑过程中，加速度先增大后减小，最后为零
C．环在下滑过程中，速度不断增大，最后匀速
D．环在下滑过程中，速度先增大后减小，最后为零
例2、一个质量为m带电量为+q的小球每次均以水平初速度v0自h高度做平抛运动。

不计空气阻力，重力加速度为g，试回答下列问题：
（1）若在空间竖直方向加一个匀强电场，发现小球水平抛出后做匀速直线运动，则电场强度E是多大？（2）撤消匀强电场，小球水平抛出至第一落地点P，则位移S的大小是多少？
（3）恢复原有匀强电场，再在空间加一个垂直纸面向外的匀强磁场，发现小球第一落地点仍然是P点，试问磁感应强度B是多大？
二、带电粒子在组合场中的运动
例3、如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等．有一个带正电的带电粒子以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的P点进入匀强电场中，并且恰好与y轴的正方向成45°角进入磁场，又恰好垂
直进入第Ⅳ象限的磁场．已知OP之间的距离为d，则带
电粒子在磁场中第二次经过x轴时，在电场和磁场中运
动的总时间为多少？
例4、如图所示，水平放置的平行金属板之间电压大小为U，距离为d，其间还有垂直纸面向里的匀强磁场。

质量为带电量为的带电粒子，以水平速度从平行金属板的正中间射入并做匀速直线运动，然
后又垂直射入场强大小为E2，方向竖直向上的匀强电场，其边界a、b间的宽为L（该电场竖直方向足够长）。

电场和磁场都有理想边界，且粒子所受重力不计，求
（1）该带电粒子在a、b间运动的加速度大小a；
（2）匀强磁场对该带电粒子作用力的大小；
（3）该带电粒子到达边界b时的速度大小．
巩固训练：
1、图所示,在x>0的空间中,存在沿x轴方向的匀强电场,电场强度E=10 N/C;在x<0的空间中,存在垂直xOy平面方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T.一带负电的粒子(比荷q/m=160 C/kg),在x=0.06 m处的d 点以v0=8 m/s的初速度沿y轴正方向开始运动,不计带电粒子的重力.求：
(1)带电粒子开始运动后第一次通过y轴时的速度大小和方向;
(2)带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场;
(3)带电粒子运动的周期.
2、如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场｡一电子(质量为m、电量为e)从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动｡当电子第一次穿越x 轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点｡（C点未在图中标出｡）已知A、C点到坐标原点的距离分别为d、2d｡不计电子的重力｡求：
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)电子从A运动到C经历的时间t.。