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1、专题突破 带电粒子在复合场中的运动 突破一 带电粒子在组合场中的运动 1.组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,电场、磁场交替出现。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,对不同的阶段选取不同的规律处 理。(2)找关键点: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。(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【例 1】(2018全国卷,25)如图 1,在y0 的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为 E;在 y 0 的区域存在方向垂直于 xOy 平面
2、向外的匀强磁场。一个氕核11H 和一个氘核21H 先后从y轴上yh点以相同的动能射出,速度方向沿x轴正方向。已知11H 进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为 60,并从坐标原点O处第一次射出磁场。11H 的质量为m,电荷量为 q。不计重力。求图 1(1)11H 第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离;(2)磁场的磁感应强度大小;(3)21H 第一次离开磁场的位置到原点O的距离。解析(1)11H 在电场中做类平抛运动,在磁场中做圆周运动,运动轨迹如图所示。设11H 在电场中的加速度大小为a1,初速度大小为v1,它在电场中的运动时间为t1,第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1。由运动学公式
3、有 s1 v1t1 h 12a1t21 由题给条件,11H 进入磁场时速度的方向与 x轴正方向夹角 1 60。11H 进入磁场时速度的 y分量的大小为 a1t1 v1tan 1 联立以上各式得 s1 2 33h(2)11H 在电场中运动时,由牛顿第二定律有 qE ma1 设 11H 进入磁场时速度的大小为 v1,由速度合成法则有 v1 v21(a1t1)2 设磁感应强度大小为 B,11H在磁场中运动的圆轨道半径为 R1,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律 有 qv1 B mv1 2R1 由几何关系得 s1 2R1sin 1 联立以上各式得 B 6mEqh(3)设 21H 在电场中沿 x轴正方向射出的速度大小为 v2,在电场中的加速度大小为 a2,由题给 条件得 12(2m)v22 12mv21 由牛顿第二定律有 qE 2ma2 11设 21H 第一次射入磁场时的速度大小为 v2,速度的方向与 x轴正方向夹角为 2,入射点到原 点的距离为 s2,在电场中运动的时间为 t2。由运动学公式有 s2 v2t2 12h 12a2t22 13v2 v22(a2t2)2 14