专题三 电场和磁场规范答题与满分指导带电粒子在交变电磁场中的运动【典例】 (16 分)如图 3-3-14 甲所示,水平直线 MN 下方有竖直向上的匀强电场,场强 E=×104 N/C
现将一重力不计、比荷=106 C/kg 的正电荷从电场中的 O 点由静止释放,经过 t0=1×10-5 s 后,通过 MN 上的 P 点进入其上方的匀强磁场
磁场方向垂直于纸面向外,以电荷第一次通过 MN 时开始计时,磁感应强度按图乙所示规律周期性变化
图 3-3-14(1)求电荷进入磁场时的速度大小
(2)求图乙中 t=2×10-5 s 时刻电荷与 P 点的距离
(3)如果在 P 点右方 d=100 cm 处有一垂直于 MN 的足够大的挡板,求电荷从 O 点出发运动到挡板所需的时间
[审题探究]1.通读题干,挖掘信息(1)电荷在电场中做初速度为零的匀加速直线运动,匀加速直线运动的时间为 1×10-5 s
(2)磁场周期性变化,电荷运动半径发生变化
2.构建情景,还原模型(1)电荷在电场中的运动为匀加速直线运动
(2)根据电荷运动周期和磁场变化周期的关系,画出电荷的运动示意图
规范解答评分标准与答题规则(1)电荷在电场中做匀加速直线运动,则:Eq=ma ①(2 分)v0=at0 ②(2 分)代入数据解得 v0=π×104 m/s ③(1 分)(2)当 B1= T 时,电荷运动的半径:r1==0
2 m ④(1 分)周期 T1==4×10-5 s ⑤(1 分)当 B2= T 时,电荷运动的半径:r2==0
1 m ⑥(1 分)周期 T2==2×10-5 s ⑦(1 分)故电荷从 t=0 时刻开始做周期性运动,其运动轨迹见审题分析图
电荷先沿大圆轨迹运动四分之一个周期再沿小圆轨迹运动半个周期;t=2×10-5 s 时刻与 P 点的水平距离为 r1=0
2 m ⑧(2分)(3)电荷从 P 点开始,其