2026届高考物理冲刺复习带电粒子在叠加场中的运动

2026届高考物理冲刺复习带电粒子在叠加场中的运动考点一带电粒子在叠加场中的几类典型运动1.叠加场的概念在同一区域里电场、磁场、重力场中的任意两场共存或三场共存。2.带电粒子在叠加场中的几种常见运动运动性质受力特点方法规律匀速直线运动粒子所受的合力为0平衡条件3.“三步分析”解决叠加场问题[例1]

【带电粒子在叠加场中的直线运动】

(2024·河南郑州期中)如图所示,某空间存在水平向左的匀强电场和垂直于纸面方向的匀强磁场(图中未画出),一质量为m的带负电粒子恰能以速度v沿图中虚线所示轨迹做直线运动,粒子的运动轨迹与水平方向的夹角为30°,匀强电场的电场强度大小为E,重力加速度为g,下列说法正确的是(

)C[例2]

【带电粒子在叠加场中的匀速圆周运动】

(2024·广西玉林期中)如图所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动,其轨道半径为R,已知电场的电场强度为E,方向竖直向下;磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里,不计空气阻力,设重力加速度为g,则下列说法正确的是(

)[A]

液滴带正电[B]

液滴所受合外力为零[C]

液滴受到重力、电场力、洛伦兹力、向心力作用D[例3]

【带电粒子在叠加场中的一般曲线运动】

(2022·广东卷,8)(多选)如图所示,磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放,沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。已知M、P在同一等势面上,下列说法正确的有(

)[A]

电子从N到P,电场力做正功[B]

N点的电势高于P点的电势[C]

电子从M到N,洛伦兹力不做功[D]

电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力BC【解析】电子从M点由静止释放,从M到N,电场力做正功,M、P在同一等势面上,可知电子从N到P,电场力做负功,选项A错误;根据沿电场线方向电势降低,可知N点电势高于P点电势,选项B正确;根据洛伦兹力方向与速度方向垂直,对带电粒子永远不做功,可知电子从M到N,洛伦兹力不做功,选项C正确;洛伦兹力不做功,且M、P在同一等势面上,可知电子在M点和P点速度都是零,即电子在M点和P点都是只受到电场力作用,所以电子在M点所受的合力等于在P点所受的合力,选项D错误。考点二“配速法”解决叠加场问题1.直面难题带电粒子在叠加电磁场中不做匀速直线运动,即所受合力不为零,粒子的速度会改变,洛伦兹力也会随着变化,合力也会跟着变化,则粒子做一般曲线运动,运动比较复杂。2.方法简述可以通过配速的方法,使其一个方向的速度对应的洛伦兹力与重力(或电场力,或重力和电场力的合力)平衡,另一个方向的速度对应的洛伦兹力使粒子做匀速圆周运动,这样将复杂的曲线运动看作两个比较常见的运动。3.几种常见情况常见情况处理方法初速度为0,且受重力把初速度0看作向左的速度v1和向右的速度v1两个分速度,其产生的洛伦兹力如图所示初速度为0,不受重力把初速度0看作向左的速度v1和向右的速度v1两个分速度,其产生的洛伦兹力如图所示初速度为0,且受重力把初速度0看作斜向左下方垂直于重力、电场力合力方向的速度v1和斜向右上方的速度v1,沿右上方的运动满足受力平衡,沿左下方的运动为匀速圆周运动,如图所示初速度为v0,且受重力对粒子的运动配以水平向右和斜向左的速度,如图所示,粒子沿向右速度v1所受的洛伦兹力与重力平衡,则粒子做速度大小为v2的匀速圆周运动[例4]

【配速法处理带电粒子在叠加场中的运动】

如图所示,空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(xOy平面)向外,电场的方向沿y轴正方向。一质量为m、电荷量为q的带电粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动(其轨迹如图所示)。已知磁感应强度的大小为B,电场强度大小为E,不计粒子的重力,下列说法正确的是(

)[A]粒子带负电[B]粒子运动轨迹是抛物线C(1)电场强度的大小和P点与y轴的距离;(2)小球第一次到达最低点时速度的大小;(3)小球从过坐标原点时到第一次到达最低点时所用时间。[例6]

(2024·甘肃卷,15)质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为U;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为E1,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为B1,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动,再由O点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的P点处,运动轨迹如图中虚线所示。(1)粒子带正电还是负电?求粒子的比