第 48 讲 带电粒子在组合场和复合场中的运动能力命题点一 带电粒子在组合场中的运动1.组合场:电场和磁场分布在不同的区域,组合在一起
带电粒子运动过程中经过不同的区域时受力情况不同,在电场中一定受电场力,在磁场中可能受到洛伦兹力
2.分析思路(1)划分过程:将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段,不同阶段受力情况不同,所适用的解题规律不同,根据各阶段的运动特点选取各自合适的规律
(2)找关键:确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关键
此速度是前一过程的末速度,也是后一过程的初速度,是前后两过程的联系
(3)画运动轨迹:根据受力分析和运动分析,大致画出粒子的运动轨迹图,有利于形象、直观地解决问题
3.组合场中的两种典型偏转(2017·天津高考)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
解析 (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=v0t①L=at2②设粒子到达 O 点时沿 y 轴方向的分速度为 vyvy=at③设粒子到达 O 点时速度方向与 x 轴正方向夹角为 α,有tanα=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联立①②③⑥式得v=v0⑦