2019年高考物理双基突破：专题22-带电粒子在叠加场中的运动（精讲）（含解析）

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1、一、叠加场1．叠加场电场、磁场、重力场中的两者或三者在同一区域共存，就形成叠加场。2．带电体在叠加场中无约束情况下的运动情况分类（1）洛伦兹力、重力并存①若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题。（2）静电力、洛伦兹力并存（不计重力的微观粒子）①若静电力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。②若静电力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题。（3）静电力、洛伦兹力、重力并存①若三力平衡，一定做匀

2、速直线运动。②若重力与静电力平衡，一定做匀速圆周运动。③若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题。3．带电体在叠加场中有约束情况下的运动带电体在叠加场中受轻杆、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解。4．粒子在叠加场中运动分析思路（1）叠加场的组成——弄清电场、磁场、重力场叠加情况；（2）受力分析——先重力，再电场力和磁场力，然后分析

3、其它力（先弹力，后摩擦力）；（3）运动分析——注意运动情况和受力情况的结合；（4）分段分析——粒子通过不同种类的场时，分段讨论；（5）画出轨迹——①匀速直线运动→平衡条件；②匀速圆周运动→牛顿运动定律和圆周运动规律；③复杂曲线运动→动能定理或能量守恒定律。④对于临界问题，注意挖掘隐含条件。（6）记住三点：能够正确对叠加场中的带电粒子从受力、运动、能量三个方面进行分析①受力分析是基础：一般要从受力、运动、功能的角度来分析．这类问题涉及的力的种类多，含重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力等。②运动过程分析是关键：包含的运动种类多，含匀速直线运动、匀变

4、速直线运动、类平抛运动、圆周运动以及其他曲线运动。③根据不同的运动过程及物理模型，选择合适的定理列方程（牛顿运动定律、运动学规律、动能定理、能量守恒定律等）求解。二、问题与考法问题一　磁场与重力场共存【题1】（多选）如图甲所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图乙中的【答案】AD　【题2】（多选）一个绝缘且内壁光滑环形细圆管固定于竖直平面内，环半径为R（比细圆管的内径大得多）。在圆管的最

5、低点有一个直径略小于细圆管内径的带正电小球处于静止状态，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g。空间存在一磁感应强度大小未知（不为零），方向垂直于环形细圆管所在平面向里的匀强磁场。某时刻，给小球一方向水平向右、大小为v0＝的初速度，则以下判断正确的是A．无论磁感应强度大小如何，获得初速度后的瞬间，小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B．无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且在最高点一定受到管壁的弹力作用C．无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且到达最高点时的速度大小都相同D．小球从环形细圆管的最低

6、点运动到所能到达的最高点的过程中，水平方向分速度的大小一直减小【答案】BC　问题二　电场与磁场叠加考法1　带电粒子在叠加场中做直线运动思路：带电粒子在电场和磁场叠加场中做直线运动，电场力和洛伦兹力一定是平衡力，因此常用二力平衡方法解题。【题3】一正电荷q在匀强磁场中，以速度v沿x正方向进入垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，为了使电荷能做直线运动，则必须加一个电场进去，不计重力，此电场的场强应该是A．沿y轴正方向，大小为B．沿y轴负方向，大小为BvC．沿y轴正方向，大小为D．沿y轴负方向，大小为【答案】B【解析】要使电荷能做直线

7、运动，必须用电场力抵消洛伦兹力，本题正电荷受洛伦兹力的方向沿y轴正方向，故电场力必须沿y轴负方向且qE＝Bqv，即E＝Bv。考法2　带电粒子在叠加场中偏转　思路：带电粒子在电场和磁场叠加场中偏转，是电场力和洛伦兹力不平衡造成的。这时电场力做功，洛伦兹力不做功，因此常根据电场力做功的正、负判断动能的变化。【题6】如图所示，空间的某个复合场区域内存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场。质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区，质子从复合场区穿出时的动能为Ek。那么氘核同样由静止开始经同一加速电场加速后穿过同一复合场后

8、的动能Ek′的大小是A．Ek′＝Ek　　B．Ek′＞EkC．Ek′＜EkD．条件不足，难以确定【答案】B【题7】如图所示，在xOy平面的第一、四象限内