高考物理一轮总复习精品课件 第11章 磁场 课时规范练 第7讲 专题提升 带电粒子在叠加场中的运动.ppt

12345671234567123456712345677.(2024湖北武汉华中师大一附中模拟)如图所示,整个空间中存在匀强电场,虚线右方区域同时存在着宽度为L、磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向垂直于纸面向里。在P点将质量为m、电荷量为+q(q0)的小球以初速度v0竖直向上抛出,小球运动中经过A点和C点,在A点速度大小为v0,方向水平向右。P、C两点在同一水平线上,小球从C点进入虚线右侧区域。不计空气阻力,已知电场强度大小E=,重力加速度为g,sin37°=,sin16°=。1234567(1)求从P到C的过程中小球动能的最小值。(2)求电场强度E的方向与重力方向的夹角α。(3)小球从P到C过程中,当电势能最高时,求小球的速度。(4)已知小球离开磁场区域时,速度方向水平向右,求小球从P点出发到离开磁场区域的时间。1234567解析(1)设小球合力方向与竖直方向夹角为θ,则速度变化量的方向与合力方向相同,有得θ=37°对小球,P到C的过程中,将小球运动分解为垂直于合力方向速率为v01的匀速直线运动和沿合力反方向的匀减速直线运动,当沿合力反方向速度减为零时,小球动能最小。有12345671234567(3)建立以沿电场方向为x轴,垂直于电场方向为y轴的直角坐标系,有v0x=v0cosα,ax=gcosα+,v0y=v0sinα,ay=gsinα用时t1沿电场反方向速度减为零,此时小球电势能最高,有v0x-axt1=0,vy=v0y-ayt1解得vy=v0,方向与水平方向成53°指向右上方。(4)对小球,从P点到离开磁场区域,竖直方向由动量定理得(mg+qEcosα)t-ΔqBviΔt=0-m(-v0),又∑viΔt=L本课结束第7讲专题提升带电粒子在叠加场中的运动1234567基础对点练题组一磁场与电场的叠加1.如图所示,空间中存在着正交的匀强磁场和匀强电场,已知电场强度大小为E,方向竖直向下,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面。一个电子由O点以一定初速度v0水平向右飞入其中,运动轨迹如图所示,其中O、Q和P分别为轨迹在一个周期内的最高点和最低点,不计电子的重力。下列说法正确的是()A.磁感应强度方向垂直纸面向外B.电子的初速度v0小于C.由P点至Q点的运动过程中,电子的速度增大D.调整电子的初速度大小与方向可以使其做匀加速直线运动C1234567解析电子从O点开始轨迹向下弯曲,由于静电力向上,则洛伦兹力向下,根据左手定则,可知磁感应强度方向垂直纸面向里,A错误;电子从O运动到P,合外力指向轨迹凹侧,有,B错误;由P点至Q点的运动过程中,静电力做正功,洛伦兹力不做功,电子的速度逐渐增大,C正确;初速度方向与磁场平行,电子做类平抛运动,所以电子不可能做匀加速直线运动,D错误。12345672.如图所示,半径为r的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,圆心O1在x轴上,且OO1等于圆的半径。虚线MN平行于x轴且与圆相切,在MN的上方存在匀强电场和匀强磁场,电场强度的大小为E0,方向沿x轴的负方向,磁感应强度的大小为B0,方向垂直纸面向外。两个质量为m、电荷量为q的带正电粒子a、b,以相同大小的初速度从原点O射入磁场,速度的方向与x轴夹角均为30°。两个粒子射出圆形磁场后,垂直MN进入MN上方场区中恰好都做匀速直线运动。不计粒子的重力,求:(1)粒子初速度v的大小。(2)圆形区域内磁场的磁感应强度B的大小。(3)只撤去虚线MN上方的磁场B0,a、b两个粒子到达y轴的时间差Δt。1234567解析(1)粒子进入MN上方后恰好做匀速直线运动,由平衡条件得qvB0=qE0粒子的初速度大小1234567(2)粒子运动轨迹如图所示由几何关系得粒子做圆周运动的半径R=r由牛顿第二定律得1234567由牛顿第二定律得qE0=maa、b两粒子在电场中做类平抛运动的时间差Δt2=ta-tb由几何知识得,两粒子离开圆形磁场区域到进入水平匀强磁场之前做匀速直线运动,两者速度大小相等,运动距离相同,故两者所用的时间相同,有Δt=Δt1+Δt21234567题组二磁场、电场与重力场的叠加3.(2024四川巴中模拟)如图所示,某竖直平面内存在着相互正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向左,磁场方向垂直