2023版高考物理步步高大二輪復習講義第一篇專題三高考新動向2　帶電粒子在立體空間的運動【學生版】-學案下載-教習網(wǎng)

高考新動向2　帶電粒子在立體空間的運動帶電粒子在立體空間中的組合場、疊加場的運動問題，通過受力分析、運動分析，轉換視圖角度，充分利用分解的思想，分解為直線運動、圓周運動、類平拋運動，再利用每種運動對應的規(guī)律進行求解．常見粒子在立體空間的運動軌跡特點，粒子的運動為一個軸方向的直線運動和垂直軸的平面中的曲線運動，或粒子從一個平面的曲線運動變換到另一個平面的曲線運動．例1　(2022·山東濟寧市一模)如圖所示，真空中的立方體棱長為0.8 m，底面中心處有一點狀放射源S，僅在abcO所在平面內(nèi)向各個方向均勻發(fā)射α粒子，所有α粒子的速率均為v＝5.0×106 m/s，已知α粒子的比荷為＝5.0×107 C/kg，現(xiàn)給立方體內(nèi)施加豎直向上的勻強磁場，使所有α粒子恰好能束縛在正方形abcO區(qū)域內(nèi)．abfe面放有一個屏，該屏可以沿z軸左右平移．(1)求勻強磁場的磁感應強度B的大小；(2)在正方體內(nèi)再施加豎直向上的勻強電場，要使所有粒子剛好都能從上表面中心P離開，求所加勻強電場的電場強度E的大小(結果用π表示)；(3)若勻強電場的電場強度的大小取第(2)問中的最大值，現(xiàn)讓abfe屏向左沿－z方向移動0.2 m，求粒子打在abfe屏上x坐標最大值和最小值時對應點的y軸坐標．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2　(2022·山東卷·17)中國“人造太陽”在核聚變實驗方面取得新突破，該裝置中用電磁場約束和加速高能離子，其部分電磁場簡化模型如圖所示，在三維坐標系Oxyz中，0<z≤d空間內(nèi)充滿勻強磁場Ⅰ，磁感應強度大小為B，方向沿x軸正方向；－3d≤z<0，y≥0的空間內(nèi)充滿勻強磁場Ⅱ，磁感應強度大小為B，方向平行于xOy平面，與x軸正方向夾角為45°；z<0，y≤0的空間內(nèi)充滿沿y軸負方向的勻強電場．質量為m、帶電量為＋q的離子甲，從yOz平面第三象限內(nèi)距y軸為L的點A以一定速度出射，速度方向與z軸正方向夾角為β，在yOz平面內(nèi)運動一段時間后，經(jīng)坐標原點O沿z軸正方向進入磁場Ⅰ.不計離子重力．(1)當離子甲從A點出射速度為v0時，求電場強度的大小E；(2)若使離子甲進入磁場后始終在磁場中運動，求進入磁場時的最大速度vm；(3)離子甲以的速度從O點沿z軸正方向第一次穿過xOy面進入磁場Ⅰ，求第四次穿過xOy平面的位置坐標(用d表示)；(4)當離子甲以的速度從O點進入磁場Ⅰ時，質量為4m、帶電量為＋q的離子乙，也從O點沿z軸正方向以相同的動能同時進入磁場Ⅰ，求兩離子進入磁場后，到達它們運動軌跡第一個交點的時間差Δt(忽略離子間相互作用)．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________