高考物理一轮复习讲义带电粒子在组合场及组合场中的运动.docx

带电粒子运动总结

带电粒子在组合场中运动

电偏转与磁偏转的不同(不计重力)

1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，电场、磁场交替出现。

?

电偏转

磁偏转

受力

特征

只受恒定的电场力F=Eq,方向与

初速度方向垂直

只受大小恒定的洛伦兹力F=qv0

B,方向始终与速度方向垂直

运动性质

匀变速曲线运动(类平抛运动)

匀速圆周运动

轨迹

抛物线

圆或圆弧

运动

轨迹

?

磁场与电场的组合

(1)从电场进入磁场

电场中:加速直线运动?

磁场中:匀速圆周运动

?

电场中:类平抛运动?

磁场中:匀速圆周运动

?

(2)从磁场进入电场

磁场中:匀速圆周运动

?v与E同向或反向

电场中:匀变速直线运动

磁场中:匀速圆周运动

?v0与E垂直

电场中:类平抛运动

?

“3步”突破带电粒子在组合场中的运动问题

第1步：分阶段(分过程)按照时间顺序和进入不同的区域分成几个不同的阶段；

第2步：受力和运动分析，主要涉及两种典型运动．

第3步：用规律??磁偏转→匀速圆周运动)→定圆心→画轨迹求法圆周运动公式、牛顿定律以及几何知识)

如图所示，位于第一象限内半径为R的圆形磁场与两坐标轴分别相切于P、Q两点，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，第四象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E.Q点有一粒子源，可在xOy平面内向各个方向发射速率均为v的带正电粒子，其中沿x轴正方向射入磁场的粒子恰好从P点射出磁场．不计重力及粒子之间的相互作用．

求带电粒子的比荷qm；

若AQ弧长等于六分之一圆弧，求从磁场边界上A点射出的粒子，由Q点至第2次穿出磁场所经历的时间．

答案：(1)v/BR（2）

解析：(1)由几何关系得：粒子做圆周运动的半径r＝R，根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB＝mv2/r，解得：qm＝v/BR；

y轴负方向；若AQ弧长等于六分之一圆弧，粒子的运动轨迹如图所示：粒子在磁场中运动周期：T＝2πRv，粒子在QA段运动时间：t1＝T6，无场区AB段距离：x＝R－Rcos30°，粒子在AB段运动时间：t2＝2xv，粒子在电场中运动时，由牛顿第二定律得：qE＝ma，在电场中运动时间：t3＝2va，粒子在AC段运动时间：t4＝T3，总时间：t＝t1＋t2＋t3＋t4，代入数据得：t＝.

如图所示，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里，一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变()

粒子速度的大小???????

粒子所带的电荷量????

电场强度??????????????

磁感应强度

【答案】B

【解析】带电粒子在电场和磁场中做匀速直线运动，由平衡条件知qE＝qvB，可以看出，带电粒子在电场和磁场中运动时，电场强度、磁感应强度以及带电粒子速度的大小均能影响粒子的运动轨迹，而粒子所带的电荷量不影响运动轨迹，选项A、C、D不符合要求，选项B正确。

3.(多选)如图所示，两竖直平行边界内，匀强电场方向竖直(平行纸面)向下，匀强磁场方向垂直纸面向里．一带负电小球从P点以某一速度垂直边界进入，恰好沿水平方向做直线运动．若增大小球从P点进入的速度但保持方向不变，则在小球进入的一小段时间内()

小球的动能减小????????????????????

小球的电势能减小

小球的重力势能减小????????????????

小球的机械能减小

【答案】ACD

【解析】带负电的小球受向下的重力G、向上的电场力F和向下的洛伦兹力F洛，这三个力都在竖直方向上，小球沿水平方向做直线运动，所以小球受到的合力一定是零，小球做匀速直线运动．当小球的入射速度增大时，洛伦兹力增大但不做功，电场力和重力不变，小球将向下偏转，电场力与重力的合力向上，则它们的合力对小球做负功，小球动能减小．电场力对小球做负功，小球的机械能减小，电势能增大．重力对小球做正功，重力势能减小，故A、C、D正确，B错误．

带电粒子在叠加场中运动

一、三种场的比较

场

力的特点

功和能的特点

?重力场

大小:G=mg

方向:竖直向下

重力做功与路径无关

重力做功改变物体的重力势能

?电场

大小:F=qE

方向:正(负)电荷受力方向与场强方向相同(相反)

电场力做功与路径无关

电场力做功改变物体的电势能

磁场?

大小:F=qvB(v⊥B)

方向:可用左手定则判断

洛伦兹力不做功,不改变带电粒

子的动能

叠加场:重力场、电场、磁场并存或其中两场并存于同一区域内。

关于是否考虑粒子重力的三种情况

（1）对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与静电力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重力。

（2）在题目中有明确说