专题 7 带电粒子在复合场中的运动近几年高考中,关于此部分内容的命题方向有:在带电粒子在组合场中的运动、带电体在复合场中的运动、电磁场技术的应用
题目以计算题为主,难度较大
高频考点:带电粒子在组合场中的运动问题;考查带电粒子在复合场中的运动问题;考查以带电粒子在组合场、复合场中的运动规律为工作原理的仪器在科学领域、生活实际中的应用
考点一、带电粒子在组合场中的运动例 (2017·天津卷 T13)平面直角坐标系 xOy 中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ象限存在沿 y 轴负方向的匀强电场,如图所示
一带负电的粒子从电场中的 Q 点以速度 v0沿 x 轴正方向开始运动,Q点到 y 轴的距离为到 x 轴距离的 2 倍
粒子从坐标原点 O 离开电场进入磁场,最终从 x 轴上的 P 点射出磁场P 点到 y 轴距离与 Q 点到 y 轴距离相等
不计粒子重力,问:(1)粒子到达 O 点时速度的大小和方向;(2)电场强度和磁感应强度的大小之比
【审题立意】有关带电粒子在匀强电场中的运动,可以根据带电粒子受力情况,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的速度;对于带电粒子在磁场中的运动情况,一般是确定圆心位置,根据几何关系求半径,结合洛伦兹力提供向心力求解未知量
【解题思路】(1)在电场中,粒子做类平抛运动,设 Q 点到 x 轴距离为 L,到 y 轴距离为 2L,粒子的加速度为 a,运动时间为 t,有2L=v0t ①L=at2 ②设粒子到达 O 点时沿 y 轴方向的分速度为 vy,vy=at ③设粒子到达 O 点时速度方向与 x 轴正方向夹角为 α,有 tan α= ④联立①②③④式得 α=45° ⑤即粒子到达 O 点时速度方向与 x 轴正方向成 45°角斜向上
设粒子到达 O 点时速度大小为 v,由运动的合成有 v= ⑥考向预测知识与技巧的梳理联立①②③⑥式得