高考物理一轮总复习精品课件 第11章 磁场 第7讲 专题提升 带电粒子在叠加场中的运动 (5).ppt

(3)粒子离开Ⅲ区域后,做匀速直线运动,运动时间仍为t1,竖直方向上满足y2=vyt1=0.05m打到探测板上的距离为y=y1+y2=0.075m水平方向距离x=4d=0.4m,则带电粒子打到探测板上的坐标为(0.4,-0.075)。考向二磁场与电场叠加的曲线运动典题2(2022全国甲卷)空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(xOy平面)向里,电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是()B解析因为在xOy平面内电场的方向沿y轴正方向,所以在坐标原点O静止的带正电粒子在静电力作用下会向y轴正方向运动;磁场方向垂直于纸面向里,根据左手定则,可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负方向的洛伦兹力,故带电粒子向x轴负方向偏转,可知选项A、C错误。粒子运动的过程中,静电力对带电粒子做功,粒子速度大小发生变化,粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直;由于匀强电场方向是沿y轴正方向,故x轴为匀强电场的等势面,从开始到带电粒子再次运动到x轴时,静电力做功为0,洛伦兹力不做功,故带电粒子再次回到x轴时的速度为0,随后受静电力作用再次进入第二象限重复向左偏转,故B正确,D错误。题型二磁场、电场与重力场的叠加磁场、电场与重力场共存情形的解答思路考向一三场叠加的直线运动典题3如图所示,空间中存在有界正交的匀强电场和匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,电场的电场强度大小为E,在电磁场上方某处有一个电荷量大小为q、质量为m的小球,现将小球由电、磁场区域的上方静止释放,结果小球恰能沿直线通过电、磁场区域,已知重力加速度为g,空气阻力不计,则()A.小球可能带负电B.小球穿过电、磁场区域的过程中动能增大C.小球穿过电、磁场区域的过程中电势能减小D.小球进入电、磁场区域前自由下落的高度为D解析小球在电磁场区域中,在重力、静电力和洛伦兹力作用下沿竖直方向向下做直线运动,该直线运动一定是匀速直线运动,其受力如图所示,可知小球带正电,A错误;小球做匀速直线运动,故小球穿过电、磁场区域的过程中动能不变,B错误;静电力与速度方向的夹角一直大于90°,可知静电力一直做负功,电势能逐渐增大,C错误;考向二三场叠加的圆周运动典题4(2024浙江湖州模拟)某种带电颗粒的速率分选装置如图所示。两带电平行金属板间匀强电场方向竖直向上,其中PQNM矩形区域内还有垂直纸面向外的匀强磁场。一束同种带正电颗粒(质量为m,电荷量为q),以不同的速率沿着磁场区域的上边界MN进入两金属板之间,先在电场中经过一段匀速直线运动后,再进入PQNM矩形区域。其中速率为v0的颗粒刚好从磁场右边界中点离开磁场,然后沿直线运动到达收集板。已知重力加速度为g,PQ=3d,NQ=2d,收集板与NQ的距离为d,不计颗粒间相互作用。(1)求电场强度E的大小。(2)求磁感应强度B的大小。(3)若要收集速率在0.8v0~2v0范围内的颗粒,求收集板的最小长度。解析(1)粒子在电场中做匀速直线运动,由平衡条件得Eq=mg(2)粒子进入电场和磁场的正交场后做匀速圆周运动,轨迹如图所示,由几何关系得r2=(r-d)2+(3d)2得r=5d速率在0.8v0和2v0的颗粒对应的轨迹半径分别为r1=4d,r2=10d设粒子在磁场中运动的偏向角为θ,由几何关系可知考向三三场叠加的复杂曲线运动典题5(多选)如图所示,水平地面上方存在相互正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,磁场方向垂直纸面向里,一个带正电的小球从A点沿水平向右的方向进入该区域,落到水平地面上,设飞行时间为t1,水平射程为x1,着地速度大小为v1;撤去磁场,其余条件不变,小球飞行时间为t2,水平射程为x2,着地速度大小为v2。下列判断正确的是()A.x1x2 B.t1t2C.v1=v2 D.t1t2BC规律方法分析带电粒子在叠加场中运动问题的一般步骤和思想方法题型三带电粒子在叠加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,除受场力外,还受弹力、摩擦力作用,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、恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律解题。考向一带电粒子在叠加场中有约束情况下的直线运动典题6如图所示,在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中,有一竖直足够长固定绝缘杆MN,小球P套在杆上,已知P的质量为m,电荷量为+q(q0),电场强度为E,磁感应强度为B,P与杆间的动摩擦因数为μ,重力加速度