高三物理一轮复习 带电粒子在复合场中的运动导学案

1、2012届高三物理一轮复习导学案九、磁场（6）带电粒子在复合场中的运动【目标】1、掌握带电粒子在复合场中的受力特点和运动规律 2、会用力学有关规律分析和解决带电粒子在复合场中的运动问题【导入】一、带电粒子在复合场中的受力特点分析带电粒子在复合场中的受力时，要注意各力的特点。如带电粒子无论运动与否，在重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒力，它们的做功只与始末位置在重力场中的高度差或在电场中的电势差有关，而与运动路径无关。而带电粒子在磁场中只有运动 (且速度不与磁场平行)时才会受到洛仑兹力，力的大小随速度大小而变，方向始终与速度垂直，故洛仑兹力对运动电荷不做功。二、带电粒子在复合场中的

2、运动特点（一）带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:1当带电微粒的速度平行于磁场时，不受洛伦兹力，因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动； 2当带电微粒的速度垂直于磁场时，一定做匀速运动。（二）带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动: 自由的带电粒子在复合场中作匀速圆周运动时，必定满足电场力和重力平衡。当粒子速度方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力提供向心力，使带电粒子作匀速圆周运动。（三）较复杂的曲线运动。在复合场中，若带电粒子所受合外力不断变化且与粒子速度不在一直线上时，带电粒子作非匀变速曲线运动。此类问题，通常用能量观点分析解决，带电粒子在复合场中若有轨道约束，或匀强电场或匀速磁场随时间发生周

3、期性变化等原因，使粒子的运动更复杂，则应视具体情况进行分析。三、带电粒子在复合场中的运动的分析方法正确分析带电粒子在复合场中的受力并判断其运动性质及轨迹是解题的关键，在分析其受力及描述其轨迹时，要有较强的空间想象能力并善于把空间图形转化为最佳平面视图。当带电粒子在电磁场中作多过程运动时,关键是掌握基本运动的特点和寻找过程的边界条件。【导研】例1 如图所示，在水平方向的匀强磁场中，固定着与水平面夹角为的光滑绝缘斜面把一个带负电的小球，从斜面顶端由静止释放，小球沿斜面向下运动，在小球脱离斜面前，斜面对小球的弹力 ；小球运动的加速度 （填“变大”、“变小”或“不变” ）例2 (江苏省如东高级中学08

4、届高三第三次阶段测试物理试题)如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5 T的匀强磁场，一质量为0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1 kg、电荷量q = +0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力现对木板施加方向水平向左，大小为0.6 N的恒力，g取10 m/s2则（ ）A木板和滑块一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动B滑块开始做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动C最终木板做加速度为2 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10 m/s的匀速运动D最终木板做加速

5、度为3 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10 m/s的匀速运动例3（08高考江苏卷）在场强为B的水平匀强磁场中，一质量为m、带正电q的小球在O点静止释放，小球的运动曲线如图所示.已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x轴距离的2倍，重力加速度为g。求：（1）小球运动到任意位置P（x,y）处的速率v.（2）小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym.（3）当在上述磁场中加一竖直向上场强为E（Emg/q）的匀强电场时，小球从O静止释放后获得的最大速率vm.例4（扬州市09学年第一学期期末调研测试）如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz（x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向

6、上）。匀强磁场方向与Oxy平面平行，且与x轴的夹角为，重力加速度为g。B45xyzPOv0（1）一质量为m、电荷量为的带电质点沿平行于z轴正方向以速度v0做匀速直线运动，求满足条件的电场强度的最小值及对应的磁感应强度；（2）在满足（1）的条件下，当带电质点通过y轴上的点时，撤去匀强磁场，求带电质点落在Oxz平面内的位置；（3）当带电质点沿平行于z轴负方向以速度v0通过y轴上的点时，改变电场强度大小和方向，同时改变磁感应强度的大小，要使带点质点做匀速圆周运动且能够经过x轴，问电场强度E和磁感应强度B大小满足什么条件？ 例5（南京市2010高考考前20题）如图所示，质量为m、带电量为+q的滑块（可

7、视为质点）在竖直平面内从半径为R的1/4光滑圆弧最高点由静止开始释放，进入水平轨道MN。MN段粗糙且与滑块的动摩擦因数为了，在OM的右侧足够大的区域内存在着方向水平向左、大小为E的匀强电场和方向垂直纸面向内、大小为B的匀强磁场。已知Emg/q，且滑块受到的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，当滑块滑到P点时速度减为0，MP=S。在滑块从P返回过程中先加速后匀速。问：（1）从A点运动到第二次返回到M的过程中，因摩擦而产生的内能是多少？（2）从M运动到P的时间是多少？（3）经过足够长的时间因摩擦产生的内能是多少？【导练】1、如图所示，竖直平面上的两个半径相同的光滑的半圆形轨道，分别处在沿水平方向的匀强

8、电场和匀强磁场中，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放.M、N为轨道的最低点，下列判断正确的是（ ）A两小球到达轨道最低点的速度一定是VMVN B两小球经过轨道最低点时对轨道的压力一定是NMNN C小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间D在磁场中小球能到达轨道的另一端最高处，在电场中小球不能到达轨道另一端最高处2地球大气层外部有一层复杂的电离层，既分布有地磁场，也分布有电场假设某时刻在该空间中有一小区域存在如右图所示的电场和磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直纸面向里此时一带电宇宙粒子，恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中

9、，有关该带电粒子的运动情况可能的是()A仍做直线运动B立即向左下方偏转C立即向右上方偏转 D可能做匀速圆周运动3（2009届江苏省百校高三样本分析考试）9真空容器中存在竖直向上的匀强电场E和水平方向的匀强磁场B，一质量为m，带电量为q的带电小球以速度在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假设t0时刻小球在轨迹的最低点且重力势能为零，电势能也为零，那么，下列说法正确的是（ ）A小球带正电且顺时针转动B小球运动过程中机械能守恒，且机械能为C小球运动过程中重力势能随时间的变化关系为D小球运动过程中电势能随时间的变化关系为4如图示，板长为l 的两平行板间存在着竖直向下、场强为E的匀强电场，竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，两平行板左边边缘的中心为原点O，有一正离子（重力不计），从O点以某一初速率v 沿x 轴射入电场和磁场中，离开两场时的坐标为 。求此离子的荷质比。（水平向纸内为z 轴正方向。）SS1S25（盐城市2011届高三第一次学情调研）如图所示自上而下分为、二个区域，在、中分布有垂直纸面向里的匀强磁场，区域宽度为d，区域中还分布有沿纸面竖直向上的匀强电场。现有一质量为m，电量为q的尘粒，从