高考专题36 带电粒子在组合场中的运动-高考物理一轮复习专题详解 Word版含解析

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1、高考重点难点热点快速突破知识回顾组合场是指电场、磁场和重力场分区域存在．带电粒子在组合场中的运动形式1.静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动．2．匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．3．较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．4．分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运

2、动过程由几种不同的运动阶段组成.（在电场中经常是类平抛，在磁场中为匀速圆周）复合场中重力是否考虑的三种情况(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电场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、金属块等，一般应考虑其重力．(2)在题目中明确说明的按说明要求是否考虑重力．(3)不能直接判断是否考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果确定是否考虑重力．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，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

3、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求出结果．基本思路：当带电粒子沿不同方向进入电场或磁场时，粒子做各种各样的运动，形成了异彩纷呈的轨迹图形．对带电粒子而言“受力决定运动，运动描绘轨迹，轨迹涵盖方程”．究竟如何构建轨迹模型，至关重要．首先应根据电场力和洛伦兹力的性质找出带电粒子所受到的合力，再由物体做曲线运动的条件确定曲线形式．例题分析【例1】　如图所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有正交的匀强磁场和匀强电场，匀强磁场沿水平方向且垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B，匀强电场沿x轴负方向、场强大小为E.在其第

4、一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小为E′＝E的匀强电场．一个电荷量的绝对值为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO做直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ＝37°)，并从原点O进入第一象限．已知重力加速度为g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不计空气阻力．(1)求油滴的电性；(2)求油滴在P点得到的初速度大小；(3)在第一象限的某个长方形区域再加上一个垂直于纸面向里的、磁感应强度也为B的匀强磁场，且该长方形区域的下边界在x轴上，上述油滴进入第一象限后恰好垂直穿过x轴离开第一象限，求这个长方形区域的最小面积以及油滴在第一象限内运动的时间．【解

5、析】　(1)油滴带负电．(2)油滴受三个力作用，如图所示，从P到O沿直线必为匀速运动，设油滴质量为m：(3)油滴进入第一象限：由电场力F′＝qE′＝qE重力G＝mg＝·g＝qE易知油滴先受平衡力而保持以速率v做匀速直线运动，进入磁场区域后以线速度v做匀速圆周运动，路径如图10－2－4，最后垂直于x轴从N点离开第一象限．在磁场中运动的轨道半径：由qvB＝m，得r＝代入m、v的结果，有r＝长方形磁场区域的最小面积：高h＝r，宽l＝r＋rsinθ【例2】.如图所示，在空间中O点放一质量为m，带电荷量为＋q的微粒，过O点水平向右为x轴，竖直向下为y轴，MN为边界线，上方存在水

6、平向右的匀强电场E，下方存在水平向左的匀强电场E′和垂直纸面向里的匀强磁场．OM＝h，若从静止释放此微粒，微粒一直沿直线OP穿过此区域，θ＝60°.若在O点给它一沿x方向的初速度v0，它第一次经过MN时，与MN交于C点．电场强度E和E′大小未知，重力加速度为g.求：(1)C点的坐标；(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小．【答案】；(2)设微粒在D点时的速度为v，由动能定理得mgh＋Eqh＝mv2　解得v＝2微粒在MN下方做匀速直线运动，由平衡条件得F洛＝Bqv＝，B＝＝。【例3】如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ

7、象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：(1)电场强度E的大小；(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．(2)粒子到达a点时沿负y方向的分速度为vy＝at＝v0所以v＝＝v0　方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°