年高考物理 带电粒子在组合场中运动

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1、专题：带电粒子在组合场中或复合场中运动的问题一、带电微粒在组合场或复合场中运动分析1、组合场或复合场组合场是指电厂与磁场同时存在，但各位于一定的区域内，并不重叠的情况。复合场通常是指电场与磁场在某一区域并存或电场、磁场和重力场并存于某一区域的情况2、带电粒子的受力特点①要明确电场力和洛仑兹力的不同特点②通常情况下，象电子、质子、α粒子等微观粒子在组合场或复合场中受重力远小于电场力或洛仑兹力，因而重力在无特别说明的情况下可忽略不计。如果题目中无特别说明，但给出了具体数据则可通过计算比较来确定是否需要考虑重力，有时结合粒子的运动状态和电场力、洛伦兹力的方向来判断是否需要考虑重力。3

2、、动力学观点对带电微粒在复合场中运动状态的分析，要着重弄清各过程所遵守的动力学规律以及各过程间的联系。由于微粒在复合场中受力比较复杂，因此，进行受力分析时要全面、细致，而其中的关键是洛伦兹力随着微粒运动状态的变化而变化，洛伦兹力的变化又会反过来导致运动状态的变化。因此进行受力分析时一定要运动状态运动过程紧密结合起来带电微粒在复合唱中的运动情况在高中阶段常见的情况有：①带电微粒所受合外力为零处静止或匀速直线运动状态。②带电微粒所受合外力充当作匀速圆周运动的向心力。③带电微粒所受合外力不为零、方向又不断变化，微粒做变加速曲线运动。④除了复合场外，还有其他的约束条件，例如斜面等，微粒

3、可以作匀变速直线运动。1、能量与动量观点要时刻把握住洛伦兹力对运动电荷不做功，然而却能改变微粒的速度和动量，即改变微粒的运动状态这一关键点。总值带电微粒在组合场、复合场中的运动问题是电磁学与力学知识的综合应用，分析方法与力学问题分析方法基本相同，只是增加了电场力和洛伦兹力，因此解决组合场或复合场中粒子运动的问题可从以下三个方面入手：①动力学观点：包括牛顿定律和运动学规律②能量观点：包括动能定理和能量守恒定律③动量观点：包括动量定理和动量守恒定律一、典例分析1、微粒在复合场中的平衡问题依据共点力平衡条件和重力、电场力、洛伦兹力的不同特点进行分析求解αβvL例1、如图所示，实线表示

4、，匀强电场的电场线，其处于竖直平面内且与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交。现有一带电滴沿图中虚线L斜向上做直线运动，L与水平方向成β角，且α＞β，则下列说法中正确的是（）A、液滴一定带正电B、B电场线方向一定斜向上C、液滴一定做匀速直线运动D、液滴有可能做匀变速直线运动【解析∶】若液滴带负电，慢由左手定则可以判断其所受伦兹国力方向应与v垂直且斜向下，在这种情况下，无论电场方向斜向上还是斜向下，都不可能使液滴受力平衡，即液滴必定会做变速运动，v的改变，又会导致F洛的变化，从而使液滴无法沿直线L运动。综上所述，选项A、B、C正确例2、设在地面上方的真空室内，存在着匀强电

5、场和匀强磁场，已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E=4V/m，磁感应强度的大小B=0.15T。今有一个带电的质点以v=20m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的荷质比及磁场的所有可能的方向（角度可用反三角函授表示）。θmgqEE(B)Bqv【解析∶】质点在空间做匀速直线运动，它所受的重力、电场力、洛伦兹力的合力必为零。由此可见这三个力必在同一竖直平面内。设质点的速度的方向不可能在竖直方向成θ角，质点受的电场力为qE，洛伦兹力为qvB，如图所示。由三力的平衡条件，可得：（mg）2=(qE)2＋(qvB)2得：=2.25c/kgtan

6、θ=vB/E=0.75，θ=tan-10.75即磁场方向为沿着与重力方向成θ=tan-10.75，斜向下的一切方向。2、带电微粒在复合场中运动的动态分析与临界值问题解题思路是先进行受力分析（结合运动状态分析）并抓住出现临界值勤的条件。Bα例3、如图所示一倾角为的足够长的绝缘光滑的斜面置于磁感应强度为B的匀强磁场中，一质量为m、代电荷量为-q的小滑块自斜面的顶端由静止释放，则当小物块在斜面上滑行，经多长时间、多长距离离开斜面？【解析∶】由于重力的下滑分力的作用，小物块将沿斜面加速下滑，随着速度的增大，F洛也不断增大，但F洛的方向垂直于斜面向上，与物块运动方向垂直，因此，虽然F洛为

7、变力，但由于有斜面支持力的约束，直至物块离开斜面前，垂直于斜面方向所受合外力始终为零，而沿斜面方向的合外力等于mgsinα，故物块作初速度为零的匀加速直线运动。当qvB=mgcosα时αF洛FNG物块将离开斜面，即V=mgcosα/qB又v=at=gsinα•t所以t=由v2=2gsinα•s故s=拓展：若将例3的光滑斜面改为粗糙斜面（其他不变），并知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块沿斜面下滑距离L而离开斜面，求整个过程中物块克服摩擦力所作的功。简析：虽然只是将光滑斜面改为粗糙斜面，但物块