《步步高2015届高考物理一轮复习配套导学案43 带电粒子在复合场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步步高2015届高考物理一轮复习配套导学案43 带电粒子在复合场中的运动（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学案学案 43 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动一、概念规律题组 1如图 1 所示，在 xOy 平面内，匀强电场的方向沿 x 轴正向，匀强磁场的方向垂直于 xOy 平面向里一电子在 xOy 平面内运动时，速度方向保持不变则电子的运动方向沿( )图 1 Ax 轴正向 Bx 轴负向 Cy 轴正向 Dy 轴负向 2一个质子穿过某一空间而未发生偏转，则( ) A可能存在电场和磁场，它们的方向与质子运动方向相同 B此空间可能只有磁场，方向与质子的运动方向平行 C此空间可能只有磁场，方向与质子的运动方向垂直 D此空间可能有正交的电场和磁场，它们的方向均与质子的运动方向垂直 3如图 2 所示
2、，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝 S 射入磁感应强度为 B2的匀强 磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为 R1R212，则下列说法正确的是( )图 2 A离子的速度之比为 12 B离子的电荷量之比为 12 C离子的质量之比为 12 D以上说法都不对图 3 4(2011浙江杭州市模拟)有一个带电量为q、重为 G 的小球，从两竖直的带电平行 板上方 h 处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为 B，方向如图 3 所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法错误的是( ) A一定做曲线运动 B不可能做曲线运动 C有可能做匀加速运动 D有可能做匀速运动 二、思想方法题组 5.图 4 一个
3、带电微粒在如图 4 所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动， 该带电微粒必然带_(填“正”或“负”)电，旋转方向为_(填“顺时针”或“逆 时针”)若已知圆的半径为 r，电场强度的大小为 E，磁感应强度的大小为 B，重力加速度 为 g，则线速度为_图 5 6在两平行金属板间，有如图 5 所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场 粒子以速 度 v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，恰好能沿直线匀速通 过供下列各小题选择的答案有： A不偏转 B向上偏转 C向下偏转 D向纸内或纸外偏转 (1)若质子以速度 v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入，质子将
4、_ (2)若电子以速度 v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入，电子将 _ (3)若质子以大于 v0的速度，沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中央射入， 质子将_一、带电粒子在无约束的复合场中的运动 1常见运动形式的分析 (1)带电粒子在复合场中做匀速圆周运动 带电粒子进入匀强电场、匀强磁场和重力场共同存在的复合场中，重力和电场力等大反 向，两个力的合力为零，粒子运动方向和磁场方向垂直时，带电粒子在洛伦兹力的作用下做 匀速圆周运动 (2)带电粒子在匀强电场、匀强磁场和重力场中的直线运动 自由的带电粒子(无轨道约束)，在匀强电场、匀强磁场和重力场中的直线运动应该是匀 速直线
5、运动，这是因为电场力和重力都是恒力，若它们的合力不与洛伦兹力平衡，则带电粒子速度的大小和方向都会改变，就不可能做直线运动(粒子沿磁场方向运动除外) 2带电粒子在复合场中运动的处理方法 (1)搞清楚复合场的组成，一般是磁场、电场的复合；磁场、重力场的复合；磁场、重 力场、电场的复合；电场和磁场分区域存在 (2)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外还要特别关注电场力和磁场力的分 析 (3)确定带电粒子的运动状态注意将运动情况和受力情况结合进行分析 (4)对于粒子连续经过几个不同场的情况，要分段进行分析、处理 (5)画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律 【例 1】图 6(2011安徽23)
6、如图 6 所示，在以坐标原点 O 为圆心、半径为 R 的半圆形区域内，有 相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场方向垂直于 xOy 平面向里一带 正电的粒子(不计重力)从 O 点沿 y 轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动， 经 t0时间从 P 点射出 (1)求电场强度的大小和方向(2)若仅撤去磁场，带电粒子仍从 O 点以相同的速度射入，经 时间恰好从半圆形区域t02的边界射出求粒子运动加速度的大小 (3)若仅撤去电场，带电粒子仍从 O 点射入，但速度为原来的 4 倍，求粒子在磁场中运 动的时间规范思维图 7 【例 2】 (2008江苏高考改编)在场强为 B 的水平
7、匀强磁场中，一质量为 m、带电荷量 为q 的小球在 O 点静止释放，小球的运动曲线如图 7 所示已知此曲线在最低点的曲率半 径为该点到 x 轴距离的 2 倍，重力加速度为 g.求： (1)小球运动到任意位置 P(x，y)的速率 v； (2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离 ym； (3)欲使小球沿 x 轴正向做直线运动，可在该区域加一匀强电场，试分析加电场时，小 球在什么位置，所加电场的场强为多少？方向如何？规范思维二、带电粒子在复合场中有约束情况下的运动 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线 运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功
8、情况，并注意洛伦兹力不做 功的特点，用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果图 8 【例 3】 如图 8 所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为 1.0104 kg，带4.0104 C 正电荷，小球在棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀 强磁场中，匀强电场的电场强度 E10 N/C，方向水平向右，匀强磁场的磁感应强度 B0.5 T，方向为垂直于纸面向里，小球与棒间的动摩擦因数为 0.2，求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度(设小球在运动过程中所带电荷量保持不变，g 取 10 m/s2)规范思维【基础演练】 1.图 9 (2009广东单科11)如图 9 所示
9、，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直于纸 面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场中质量为 m、带电荷量为Q 的小滑块从斜面顶端 由静止下滑在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( ) A滑块受到的摩擦力不变 B滑块到达地面时的动能与 B 的大小无关 C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 DB 很大时，滑块可能静止于斜面上图 10 2(2011福建福州月考)如图 10 所示，在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为 q 的液滴在竖直面内做半径为 R 的匀速圆周运动已知电场强度为 E，磁感应强度为 B，则 液滴的质量和环绕速度分别为( )A.， B.，qEgEBB2qREEBCB ， D.，
10、qRgqgRqEgBgRE图 11 3一带正电的粒子以速度 v0垂直飞入如图 11 所示的电场和磁场共有的区域，B、E 及 v0三者方向如图所示，已知粒子在运动过程中所受的重力恰好与电场力平衡，则带电粒 子在运动过程中( ) A机械能守恒 B动量守恒 C动能始终不变D电势能与机械能总和守恒图 12 4(2010北京东城二模)如图 12 所示，两平行金属板中间有相互正交的匀强电场和匀强 磁场，电场强度为 E，磁感应强度为 B，一质子沿极板方向以速度 v0从左端射入，并恰好 从两板间沿直线穿过不计质子重力，下列说法正确的是( ) A若质子以小于 v0的速度沿极板方向从左端射入，它将向上偏转 B若质
11、子以速度 2v0沿极板方向从左端射入，它将沿直线穿过 C若电子以速度 v0沿极板方向从左端射入，它将沿直线穿过 D若电子以速度 v0沿极板方向从右端射入，它将沿直线穿过图 13 5(2011东北三校第一次联考)如图 13 所示，ABC 为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其 中 AB 为倾斜直轨道，BC 为与 AB 相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场 方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电，乙球带负电、丙球不 带电，现将三个小球在轨道 AB 上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最 高点，则( ) A经过最高点时，三个小球的速度相等 B经过最高点时，甲球的
12、速度最小 C甲球的释放位置比乙球的高 D运动过程中三个小球的机械能均保持不变 6(2011淄博调研)如下图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场 E 和匀强磁场 B，有一个带正电的小球(电荷量为q、质量为 m)从电磁复合场上方的某一高 度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场的是( )题号123456答案【能力提升】图 147(2011山东济南月考)如图 14 所示的坐标系，x 轴沿水平方向，y 轴沿竖直方向在 x 轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿 y 轴正方向的 匀强电场和垂直 xOy 平面(纸面)向里的匀强磁场，在第四象限，存在沿
13、 y 轴负方向、场强大 小与第三象限电场场强相等的匀强电场一质量为 m、电荷量为 q 的带电质点，从 y 轴上 yh 处的 P1点以一定的水平初速度沿 x 轴负方向进入第二象限，然后经过 x 轴上 x2h 处的 P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动，之后经过 y 轴上 y2h 处的 P3点进入第四象限已知重力加速度为 g.试求： (1)粒子到达 P2点时速度的大小和方向； (2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小； (3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向8(2011湖南荆门联考)如图 15 所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场， 在虚线的左侧有
14、垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B.一绝缘“ ”形弯杆由两段 直杆和一半径为 R 的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内PQ、MN 水平且足够长， 半圆环 MAP 在磁场边界左侧，P、M 点在磁场边界线上，NMAP 段是光滑的现有一质量 为 m、带电荷量为q 的小环套在 MN 杆上，它所受电场力为重力的 3/4.现在 M 右侧 D 点 由静止释放小环，小环刚好能到达 P 点图 15 (1)求 DM 间的距离 x0. (2)求上述过程中小环第一次通过与 O 点等高的 A 点时弯杆对小环作用力的大小 (3)若小环与 PQ 间动摩擦因数为 (设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)，现将小环
15、 移至 M 点右侧 4R 处由静止开始释放，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功图 16 9(2009福建高考)图 16 为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂 直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小 B2.0103 T，在 x 轴上距坐标原点 L0.50 m 的 P 处为粒子的入射口，在 y 轴上安放接收器现将一带正电荷的粒子以 v3.5104 m/s 的速率从 P 处射入磁场，若粒子在 y 轴上距坐标原点 L0.50 m 的 M 处被观测到，且 运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为 m，电荷量为 q，不计其重力(1)求上述粒子的比荷 ；qm(2)为了在 M 处观测到按题设条件运动的上述粒子，第一象限内的磁场可以局限在一个 矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图中画出该矩形学案学案 43 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动【课前双基回扣】 1C 2.ABD 3.D 4.BCD 5负 逆时针 BrgE 解析 因带电微粒做匀速圆周运动，电场力必与重力平衡，所以带电微粒必带负电 由左手定则可知微粒应逆时针转动 电场力与重力平衡有：mgqE根据牛顿第二定律有：qvBmv2r联立解得：v.BrgE6(1)A (2)A (3)B 思维提升 1复合场是指电场、磁场、重力场并存或其中的两种场并存重力、电场力做功与路径无 关，
