高三物理复合场与现代应用-讲义（教师版）.pdf

复合场与现代应用

一、带电粒子在复合场中的运动特点

复合场：电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存，或分区域存在；

是否考虑重力：一般来讲，质子、粒子、离子等微观粒子，不考虑重力；带电液滴、尘埃、小球等，

除题目指明外，一般都应考虑重力，有时还应根据题目的隐含条件来判断．

1.直线运动

当带电微粒的速度平行于磁场时，不受洛伦兹力，因此可能做匀速运动也可能做变速运动；

2.（匀速）圆周运动

必定满足电场力和重力平衡，当粒子速度方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力提供向心力，使带电粒子做

匀速圆周运动．

典例剖析

1.如图所示，空间中存在匀强电场和匀强磁场，电场和磁场的方向水平且互相垂直．一带电微粒沿直

线由向运动，在此过程中（）

A.微粒做匀加速直线运动B.微粒的动量减小

C.微粒的电势能增加D.微粒的机械能增加

【答案】D

【解析】AB．由于粒子做直线运动，可判断粒子带负电，做匀速直线运动，故AB错误；

C．电场力水平向左，过程中，电场力和位移夹角小于，做正功，电势能减小，故C错

误；

D．电场力做正功，洛伦兹力不做功，故机械能增加，故D正确．

故选D．

1

【标注】【知识点】带电粒子在复合场中的运动

2.一个质量为、带电量为的小球，由长为的细线吊在天花板下，空间有竖直向下的匀强磁场．现

小球恰好以速率在水平面内做匀速圆周运动，轨道平面与地面的距离为，细线与竖直方向的夹角

为，如图所示．已知重力加速度为，空气阻力忽略不计．下列选项正确的是（）

A.小球的向心加速度大小为

B.由题中数据不能求得磁感应强度的大小

C.某时刻剪断细线，小球将做平抛运动

D.剪断细线后，小球落到地面时速度大小为

【答案】D

【解析】AB选项：小球做圆周运动时，受向下的重力、细线的拉力和指向圆心的洛伦兹力作用，

由牛顿第二定律可知，则小球的向心力加速度大小

，由题中数据可求得磁感应强度的大小，故AB错误；

C选项：某时刻剪断细线，小球因为有水平速度，则受到洛伦兹力作用，小球的运动不是平抛运

动，故C错误；

D选项：剪断细线后，小球运动过程中洛伦兹力不做功，则由机械能守恒定律

，解得小球落到地面时速度大小为，故D正确；

故选D．

【标注】【知识点】带电粒子在复合场中的运动

3.如图所示，一个质量为，带电荷量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动，

细杆处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．现给圆环向右的初速度，在以后

的运动过程中，圆环的带电量不变，不计空气阻力，关于圆环运动的图像，下列选项中一定错

.

误的是（）

.

2

A.B.

C.D.

【答案】B

【解析】已知圆环受到的洛伦兹力方向是竖直向上的，重力是竖直向下的；

A选项：假设洛伦兹力大小和重力大小相等，即，则竖直方向合力为零，水平方向摩擦

力为零，则圆环可能做匀速运动，故A正确；

B选项，C选项：假设洛伦兹力小于重力，则竖直方向上可得：，则水平方向