2019-2020年高考物理大二轮复习与增分策略专题六电场与磁场第2讲带电粒子在复合场中的运动

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1、2019-2020年高考物理大二轮复习与增分策略专题六电场与磁场第2讲带电粒子在复合场中的运动1.带电粒子在电场中常见的运动类型(1)匀变速直线运动：通常利用动能定理qU＝mv2－mv来求解.对于匀强电场，电场力做功也可以用W＝qEd来求解.(2)偏转运动：一般研究带电粒子在匀强电场中的偏转问题.对于类平抛运动可直接利用平抛运动的规律以及推论；较复杂的曲线运动常用运动的合成与分解的方法来处理.2.带电粒子在匀强磁场中常见的运动类型(1)匀速直线运动：当v∥B时，带电粒子以速度v做匀速直线运动.(2)匀速圆周运动：当v⊥B时

2、，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度做匀速圆周运动.3.复合场中是否需要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电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些宏观物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应考虑其重力.(2)题目中有明确说明是否要考虑重力的情况.(3)不能直接判断是否要考虑重力的情况，在进行受力分析与运动分析时，根据运动状态可分析出是否要考虑重力.1.正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及初始运动

3、状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析.2.灵活选用力学规律是解决问题的关键当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，应根据平衡条件列方程求解.当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解.当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解.解题方略带电粒子在叠加场中运动的处理方法1.弄清叠加场的组成特点.2.正确分析带电粒子的受力及运动特点.3.画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律(1)若只有两个场且正交，合力为零，则表现

4、为匀速直线运动或静止.例如电场与磁场中满足qE＝qvB；重力场与磁场中满足mg＝qvB；重力场与电场中满足mg＝qE.(2)若三场共存时，合力为零，粒子做匀速直线运动，其中洛伦兹力F＝qvB的方向与速度v垂直.(3)若三场共存时，粒子做匀速圆周运动，则有mg＝qE，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，即qvB＝m.(4)当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解.例1　如图1所示，坐标系xOy在竖直平面内，x轴沿水平方向.x>0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为

5、B1；第三象限同时存在着垂直于坐标平面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小为B2，电场强度大小为E.x>0的区域固定一与x轴成θ＝30°角的绝缘细杆.一穿在细杆上的带电小球a沿细杆匀速滑下，从N点恰能沿圆周轨道运动到x轴上的Q点，且速度方向垂直于x轴.已知Q点到坐标原点O的距离为l，重力加速度为g，B1＝7E，B2＝E.空气阻力忽略不计，求：图1(1)带电小球a的电性及其比荷；(2)带电小球a与绝缘细杆的动摩擦因数μ；(3)当带电小球a刚离开N点时，从y轴正半轴距原点O为h＝的P点(图中未画出)以某一初速度平

6、抛一个不带电的绝缘小球b，b球刚好运动到x轴与向上运动的a球相碰，则b球的初速度为多大？解析　(1)由带电小球在第三象限内做匀速圆周运动可得：带电小球带正电且mg＝qE，解得：＝(2)带电小球从N点运动到Q点的过程中，有：qvB2＝m由几何关系有：R＋Rsinθ＝l，联立解得：v＝带电小球在杆上匀速下滑，由平衡条件有：mgsinθ＝μ(qvB1－mgcosθ)解得：μ＝(3)带电小球在第三象限内做匀速圆周运动的周期：T＝＝带电小球第一次在第二象限竖直上下运动的总时间为：t0＝＝绝缘小球b平抛运动至x轴上的时间为：t＝＝2两

7、球相碰有：t＝＋n(t0＋)联立解得：n＝1设绝缘小球b平抛的初速度为v0，则：l＝v0t，解得：v0＝答案　(1)正电　　(2)　(3)预测1　如图2所示，A、B间存在与竖直方向成45°斜向上的匀强电场E1，B、C间存在竖直向上的匀强电场E2，A、B的间距为1.25m，B、C的间距为3m，C为荧光屏.一质量m＝1.0×10－3kg，电荷量q＝＋1.0×10－2C的带电粒子由a点静止释放，恰好沿水平方向经过b点到达荧光屏上的O点.若在B、C间再加方向垂直于纸面向外且大小B＝0.1T的匀强磁场，粒子经b点偏转到达荧光屏的O′

8、点(图中未画出).取g＝10m/s2.求：图2(1)E1的大小；(2)加上磁场后，粒子由b点到O′点电势能的变化量.答案　(1)1.4N/C　(2)1.0×10－2J解析　(1)粒子在A、B间做匀加速直线运动，竖直方向受力平衡，则有：qE1cos45°＝mg解得：E1＝N/C≈1.4N/C.(2)粒子从