1.組合場:電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi),并不重疊,或在同一區(qū)域,電場、磁場交替出現(xiàn).
2.分析思路
(1)畫運動軌跡:根據(jù)受力分析和運動學分析,大致畫出粒子的運動軌跡圖.
(2)找關(guān)鍵點:確定帶電粒子在場區(qū)邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類問題的關(guān)鍵.
(3)劃分過程:將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段,對不同的階段選取不同的規(guī)律處理.
3.常見粒子的運動及解題方法
題型一 磁場與磁場的組合
磁場與磁場的組合問題實質(zhì)就是兩個有界磁場中的圓周運動問題,帶電粒子在兩個磁場中的速度大小相同,但軌跡半徑和運動周期往往不同.解題時要充分利用兩段圓弧軌跡的銜接點與兩圓心共線的特點,進一步尋找邊角關(guān)系.
例1 如圖所示,在無限長的豎直邊界AC和DE間,上、下部分分別充滿方向垂直于平面ADEC向外的勻強磁場,上部分區(qū)域的磁感應強度大小為B0,OF為上、下磁場的水平分界線.質(zhì)量為 m、帶電荷量為+q的粒子從AC邊界上與O點相距為a的P點垂直于AC邊界射入上方磁場區(qū)域,經(jīng)OF上的Q點第一次進入下方磁場區(qū)域,Q點與O點的距離為3a.不考慮粒子重力.
(1)求粒子射入時的速度大?。?br>(2)要使粒子不從AC邊界飛出,求下方磁場區(qū)域的磁感應強度大小B1應滿足的條件;
(3)若下方區(qū)域的磁感應強度B=3B0,粒子最終垂直DE邊界飛出,求邊界 DE與AC間距離的可能值.
答案 (1)eq \f(5aqB0,m) (2)B1≥eq \f(8B0,3) (3)4na(n=1,2,3,…)
解析 (1)粒子在OF上方的運動軌跡如圖所示,
設粒子做圓周運動的半徑為R,由幾何關(guān)系可知R2-(R-a)2=(3a)2,則R=5a,由牛頓第二定律可知qvB0=meq \f(v2,R),解得v=eq \f(5aqB0,m).
(2)當粒子恰好不從AC邊界飛出時,其運動軌跡如圖所示,設粒子在OF下方做圓周運動的半徑為r1,
由幾何關(guān)系得r1+r1cs θ=3a,
由(1)可知cs θ=eq \f(OQ,R)=eq \f(3,5),所以r1=eq \f(15a,8),
根據(jù)qvB1=eq \f(mv2,r1),聯(lián)立解得B1=eq \f(8B0,3),故當B1≥eq \f(8B0,3)時,粒子不會從AC邊界飛出.
(3)當B=3B0時,粒子的運動軌跡如圖所示,粒子在OF下方的運動半徑為r=eq \f(5,3)a,設粒子的速度方向再次與射入磁場時的速度方向一致時,粒子的位置為P1 點,則P點與P1 點的連線一定與OF平行,根據(jù)幾何關(guān)系知 PP1=4a,所以若粒子最終垂直DE邊界飛出,邊界DE與AC間的距離為L=nPP1=4na(n=1,2,3,…).
題型二 電場與磁場的組合
1.帶電粒子在勻強電場中做勻加速直線運動,在勻強磁場中做勻速圓周運動,如圖所示.
2.帶電粒子在勻強電場中做類平拋(或類斜拋)運動,在磁場做勻速圓周運動,如圖所示
考向1 先電場后磁場
例2 (2018·全國卷Ⅰ·25)如圖,在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負方向的勻強電場,場強大小為E;在y

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