《高中物理课时达标训练（选修3－1）：第三章磁场 第7课时 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《高中物理课时达标训练（选修3－1）：第三章磁场 第7课时 带电粒子在复合场中的运动 （10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1. 复合场 复合场一般包括重力场、电场和磁场三种场的任意两种场复合或者三中场复合。 2. 三种场力的特点： 重力的大小为mg，方向竖直向下，重力做功与路径无关，其数值除与带电粒子的质量有关外，还与初、 末位置的高度差有关。 电场力的大小为qE，方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关，电场力做功与路径无关，其数 值除与带电粒子的电荷量有关外，还与初、末位置的电势差有关。 洛仑兹力的大小跟速度与磁场方向的夹角有关，当带电粒子的速度与磁场方向平行时，f=0；当带电粒 子的速度与磁场方向垂直时， ；洛仑兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面。fqvB 无论带电粒子做什么运动，洛仑兹
2、力都不做功。 注意：电子、质子、 粒子、离子等微观粒子在复合场中运动时，一般都不计重力，但质量较大的质点 （如带电尘粒）在复合场中运动时，不能忽略重力。 3. 带电粒子在复合场中运动的处理方法 正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提 a.带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒 子的运动情况和受力情况结合起来进行分析，当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，做匀速直线运动 （如速度选择器）。 b.当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛仑兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做 匀速圆周运动。 c.当带电粒子所受的合外力是变力，
3、且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时 粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此 粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程可能由几种不同的运动阶段所组成。 灵活选用力学规律是解决问题的关键 a.当带电粒子在复合场中做匀速运动时，应根据平衡条件列方程求解。 b.当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。 c.当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。 在竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场垂直相交的区域里，一带电粒子从a点由静止开始沿 曲线
4、abc运动到c点时，速度又变为零，b点是运动中能够到达的最高点，如图所示；若不计重力，下列 说法中正确的是（ ） A粒子肯定带负电，磁场方向垂直于纸面向里 Ba、c点处在同一条水平线上 C粒子通过b点时速率最大 D粒子到达c点后将沿原路经返回到a点 带电粒子由静止释放（不考虑重力） ，在电场力的作用下会向上运动，在运动过程中，带电粒 子 两点的电势能相等，电势相等，则a、c两点应在同一条水平线上。由于在a、c两点粒子的状态（速度为 零，电势能相等）相同，粒子就将在c之右侧重现前面的曲线运动，因此，离子是不可能沿原曲线返回a 点的。故 B 正确，D 错误； C、根据动能定理得，离子从a运动到b点
5、的过程电场力做功最大，则b点速度最大，故 C 正确。 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场 中。质量为m、带电量为+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 下滑过程重力是恒力，支持力随洛伦兹力而变化，分析摩擦力变化情况，可知道带电滑块的运 动情况。 答案：C 如图所示，两金属板间有水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带正电、 质量为m的小球垂直于电场和磁场方
6、向从O点以速度v0飞入此区域，恰好能沿直线从P点飞出。如果只将 电场方向改为竖直向上，则小球做匀速圆周运动，加速度大小为a1，经时间t1从板间的右端a点飞出，a 与P间的距离为y1；如果同时撤去电场和磁场，小球加速度大小为a2，经时间t2从板间的右端b点以速度 v飞出，b与P间的距离为y2a、b两点在图中未标出，则一定有（ ） Av0vBa1a2Ca1=a2Dt1t2 根据题意分析各种情况下的运动形式和所对应的力学方程，开始匀速通过时：qvB=mg+Eq， 当粒子做匀速圆周运动时，mg=Eq， ，同时撤去电场和磁场时小球做平抛运动，根据不同规 2 v qvBm r 律的特点可正确解答。 小球做
7、圆周运动时，从右端出去的时间为：t1= ，s 为运动的弧长，平抛运动时：t2=，l为两板之 0 s v 0 l v 间水平位移，由于sl，因此t1t2，故 D 错误。 如图所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直纸面向里，一质量为m、带电荷量为q的微 粒以速度v与磁场垂直，与电场方向成 45角射入复合场中，恰能做匀速直线运动，求电场强度E和磁感 应强度B的大小。 从微粒做匀速直线运动出发，分析微粒的受力和电性。 解析：由于带电微粒所受洛伦兹力与v垂直，电场力的方向与电场线平行，所以微粒还要受重力作用才能 做匀速直线运动，若微粒带负电，则电场力水平向左，则它受的洛伦兹力F就应向右下与v垂直，
8、这样粒 子就不能做匀速直线运动，所以粒子应带正电荷，画出受力图（如图所示） ，根据合力为零的知识得： mg=qvBsin45 qE=qvBcos45 由式得 ，由联立得 。 2mg B qv mg E q 如图所示，在x轴上方有垂直于xOy平面水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在x轴下方有沿 y轴负方向的匀强电场，场强为E。一质量为m，电荷量为q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出， 射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L，求此粒子射出的速度v和运动的总路程s。 （重力不 计） 对粒子在磁场中和电场中的运动进行分析，画出情境图，可求总路程。 1. 如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面
9、向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子 a(不计重 力)以一定的初速度由左边界的 O 点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的 O点(图中未标出) 穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子 b(不计重力)仍以相同初速度由 O 点射入， 从区域右边界穿出，则粒子 b( ) A.穿出位置一定在 O点下方 B.穿出位置一定在 O点上方 C.运动时，在电场中的电势能一定减小 D.在电场中运动时，动能一定减小 2. 研究表明，蜜蜂是依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点来定位的，蜜蜂飞行时就是根据这三个位置关系 呈 8 字型运动来告诉同伴蜜源的方位.某兴趣小组用带电粒子在如图所示
10、的电场和磁场中模拟蜜蜂的 8 字 形运动，即在 y0 的空间中和 y0)，同时加一匀强电场，场强方向与OAB所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某一方 向抛出此带电小球，该小球通过了A点，到达A点时的动能是初动能的 3 倍；若该小球从O点以同样的初 动能沿另一方向抛出，恰好通过B点，且到达B点时的动能为初动能的 6 倍。重力加速度大小为g。求 (1)无电场时，小球到达A点时的动能与初动能的比值； (2)电场强度的大小和方向。 参考答案与解析参考答案与解析 1. C 随 v 增大，斜面的支持力 N 减小，当 N=0 时，小球离开斜面，此时速度 ()cos3cos m mgqEmg v qBqB
11、 由动能定理得: ，解得: ，故 A 正确，B 错误; 2 1 ()sin 2 qEmgxmvA 22 22 cos sin m g x q B C、对小球受力分析，在沿斜面方向上合力为(qE+mg)sin，且恒定，故沿斜面方向上做匀加速直线运动. 由牛顿第二定律得:(qE+mg)sin=ma，得:a=2gsin 由 ，得 ，故 C 正确， 2 1 2 xat coscot sin mm t qBqB D、由上分析可知，球会离开斜面，故 D 错误; 故选:AC. 4. 2 0 0 12 (1)tan;(2) 2tan Ed vt Bv 5.（1） （2） 5 4 m t qB 0 0 2mv E qT 6.（1） （2），电场强度方向，和竖直方向成 30夹角 7 3 3 6 mg q
