高考物理一轮复习讲义带电粒子在叠加场中的运动

带电粒子在叠加场中的运动1、特点：常见的叠加场为重力场、电场、磁场中的两种场或三种场分布在同一空间区域中，不同场相互重叠无明显边界2、问题类型：电场和重力场叠加（2）重力场和磁场叠加（3）电场和磁场叠加（4）重力场、电场、磁场三场叠加3、分析方法：（1）明确各种场的性质、方向、强弱、范围（2）对电荷在不同叠加场中的运动进行受力分析，判断电荷的运动性质（3）根据电荷的运动性质，画出电荷在不同场中的运动轨迹（4）运用动力学观点和能量观点等的规律分析不同运动过程，得出所需结论4、常见的运动类型和解题策略匀速直线运动：受力平衡F合=0匀速圆周运动：重力电场力抵消mg=Eq，洛伦兹力提供向心力Bqv=m,匀变速直线运动：牛顿第二定律F合=ma，动能定理类平抛或类斜抛运动：牛顿第二定律运动分解，动能定理非匀变速曲线运动：动能定理题型一、电场和重力场叠加1、如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知()A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小2、如图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中克服重力做的功为3.0J，电场力做的功为2.0J。则下列说法正确的是（）abEabEB．粒子在A点的电势能比在B点少2.0JC．粒子在A点的机械能比在B点少1.0JD．粒子在A点的动能比在B点多1.0JvABE3、一带电油滴在匀强电场中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从avABEＡ．动能增加Ｂ．电势能增加Ｃ．动能和电势能之和减小Ｄ．重力势能和电势能之和增加4、如图所示，一个绝缘、光滑半圆轨道abc处于竖直平面内，ac是直径且处于水平位置，轨道半径为R。空间中存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E。从c点由静止释放一个质量为m、带电荷量为+q的小球（可视为质点），重力加速度为g，则小球滑到最低点时对轨道的压力大小为A．qE+3mg B．3qE+2mgC．2qE+3mg D．3(qE+mg)5、如右图9所示，BC是半径为R的1/4圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E.今有一质量为m、带正电q的小滑块（体积很小可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零．若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．忽略因摩擦而造成的电荷量的损失．求：(1)滑块通过B点时的速度大小；(2)水平轨道上A、B两点之间的距离6、如图所示，水平向左的匀强电场中，用长为l的绝缘轻质细线悬挂一小球，小球质量为m，带电量为+q，将小球拉至竖直方向最低位置A点处无初速度释放，小球将向左摆动，细线向左偏离竖直方向的最大角度θ＝74°。（重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8）（4分）⑴求电场强度的大小E；（7分）⑵求小球向左摆动的过程中，对细线拉力的最大值；（6分）⑶若从A点处释放小球时，给小球一个水平向左的初速度v0，则为保证小球能做完整的圆周运动，v0的大小应满足什么条件？题型二、重力场和磁场叠加1、如图所示，长为l的绝缘轻绳上端固定于O点，下端系一质量为m的带负电小球，在小球运动的竖直平面内有垂直该平面向里的匀强磁场．某时刻给小球一垂直于磁场、水平向右的初速度，小球能做完整的圆周运动．不计空气阻力，重力加速度为g，则()A．小球做匀速圆周运动B．小球运动过程中机械能不守恒C．小球在最高点的最小速度v1＝eq\r(gl)D．最低点与最高点的绳子拉力差值大于6mg2、如图所示,质量为的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑,磁感应强度为B的匀强磁场方向水平,并与小球运动方向垂直.若小球带电荷量为q,球与墙间的动摩擦因数为,求：（1）小球下滑的最大速度为多大？（2）下滑过程中最大加速度为多大？3、如图所示，质量m=0.1g的小球，带有q=5×104C的正电荷，套在一根与水平方向成θ=37°的绝缘杆上，小球可以沿杆滑动，与杆间的动摩擦因数μ=0.4，这个装置放在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度。第13题第13题4、一个质量m=0.1 g的小滑块，带有q=5×10−4 C的电荷，放置在倾角(1)小滑块带何种电荷；(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大；(3)该斜面的长度至少多长。题型三、电场和磁场叠加1、如图所示，有一混合正离子束从静止通过同一加速电场后，进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域I，如果这束正离子束在区域I中不偏转，不计离子的重力。则说明这些正离子在区域I中运动时一定相同的物理量是（）A．动能 B．质量 C．电荷 D．比荷2、在方向如图所示的匀强电场（场强为E）和匀强磁场（磁感应强度为B）共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0A．若v0<EB，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度B．若v0<EB，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度C．若v0>EB，电子沿轨迹I运动，射出场区时，速度D．若v0>EB，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度3、如图所示，一静止的电子经过电压为U的电场加速后，立即射入偏转匀强电场中，射入方向与偏转电场的方向垂直，射入点为A，最终电子从B点离开偏转电场。已知偏转电场的电场强度大小为E，方向竖直向上（如图所示），电子的电荷量为e，质量为m，重力忽略不计。求：（1）电子进入偏转电场时的速度v0；（2）若将加速电场的电压提高为原来的2倍，使电子仍从B点经过，则偏转电场的电场强度E1应该变为原来的多少倍？（3）若在偏转电场区域加上垂直纸面向外的匀强磁场，使电子从A点射入该相互垂直的电场和磁场共同存在的区域沿直线运动，求所加磁场的磁感应强度大小。【答案】（1）（2）2倍（3）题型四、重力场、电场、磁场三场叠加1、如图，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里，一个带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上匀速运动，下列说法正确的是A．微粒可能带负电，也可能带正电B．微粒的电势能一定增加C．微粒的机械能一定增加D．洛伦兹力对微粒做负功|2、如图所示，一带电的小球从P点自由下落，P点距场区边界MN高为h，边界MN下方有方向竖直向下、电场场强为E的匀强电场，同时还有匀强磁场，小球从边界上的a点进入电场与磁场的复合场后，恰能作匀速圆周运动，并从边界上的b点穿出，已知ab=L，求：（1）该匀强磁场的磁感强度B的大小和方向；（2）小球从P经a至b时，共需时间为多少3、如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，Y轴沿竖直方向。在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿Y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面（纸面）向里的匀强磁场，在第四象限，存在沿Y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带电质点，从Y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限。然后经过x轴上x=2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动。之后经过y轴上y=2h处的P3点进人第四象限。已知重力加速度为g。试求：（1）粒子到达P2点时速度的大小和方向（2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小（3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。4、如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、带电量为+q的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上M点进入电磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ。不计空气阻力，重力加速度为g，求：（1）电场强度E的大小和方向；（2）小球从A点抛出时初速度v0的大小；（3）现使x轴下方的匀强磁场消失，x轴下方只有平行于y轴的匀强电场，当电场强度调整为多大时能使小球也经过N点。【答案】(1)，方向竖直向上(2)(3)5、如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，y轴的正方向竖直向上，y轴的右侧广大空间存在水平向左的匀强电场E1=2N/C，y轴的左侧广大空间存在匀强磁场和电场，磁场方向垂直纸面向外，B=1T，电场方向竖直向上，E2=2N/C。t=0时刻，一个带正电的质点在O点以的初速度沿着与x轴负方向成45°角射入y轴的左侧空间，质点的电量为，质量为，重力加速度g取10m/s2．求：(1)质点从O点射入后第一次通过y轴的位置；(2)质点从O点射入到第二次通过y轴所需时间；(3)E1为何值时，质点从O点射入恰好第二次通过y轴时经过O点。【答案】(1)(2)(3)6、如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5T。有一带正电的小球，质量，电荷量，学.科.网正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象）取，求（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。PPBE7、如图所示，带等量异种电荷的金属板平行正对倾斜放置，且两板边缘在同一竖直面内。金属板与水平方向的夹角为，金属板长为L，一电荷量为q、质量为m的带负电微粒从下板边缘的M点以水平速度进入两板间，沿直线到达上板边缘的N点，随即进入一圆形区域。圆形区域与金属板间电场不重叠，该区域内有重叠的匀强电场和匀强磁场（图中电场未画出），微粒在此区域内做匀速圆周运动，并竖直向下穿出该区域。已知区域内匀强磁场的磁感应强度为B，重力加速度为g，试求：(1)微粒进入圆形区域时的速度v；(2)圆形区域内匀强电场的场强E的大小和方向；(3)微粒在圆形区域做匀速圆周运动的时间t。【答案】（1）；（2），竖直向下。（3）8、如图所示，竖直放置的两块足够大的平行金属板a、b间的距离为d，a、b间匀强电场的电场强度大小为E，今有一电荷量为q的带正电小球从a板下边缘以一定的初速度竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小与射入电场时的速度大小相同，而方向变为水平方向，