2018版高考物理二轮复习专题七计算题题型强化第3讲加试计算题22题带电粒子在复合场中的运动学案.doc

《2018版高考物理二轮复习专题七计算题题型强化第3讲加试计算题22题带电粒子在复合场中的运动学案.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3讲　加试计算题22题　带电粒子在复合场中的运动题型1　带电粒子在叠加场中的运动1.如图1所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向．第一、第二和第四象限内，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坐标平面向里的匀强磁场．一质量为m、电荷量为＋q的带电质点，从y轴上y1＝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，带电质点恰好做匀速圆周运动，经y轴上y3＝－2h的P3点离开电磁场，重力加速度为g.求：图1(1)带电质点到达P2点时速度的大小和方向；(2)第三象限内电场强度的大

2、小；(3)第三象限内磁感应强度的大小．答案　(1)2　方向与x轴负方向成45°角　(2)(3)解析　(1)带电质点运动轨迹如图．带电质点从P1到P2点，由平抛运动规律得：h＝gt2①v0＝②vy＝gt③tanθ＝④v＝＝2⑤方向与x轴负方向成θ＝45°角．(2)带电质点从P2到P3，重力与电场力平衡，得：Eq＝mg⑥解得：E＝.(3)第三象限内，洛伦兹力提供带电质点做匀速圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝⑦由几何关系得：(2R)2＝(2h)2＋(2h)2⑧联立⑤⑦⑧式得：B＝.2．如图2所示，在足够大的空间范围内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面

3、向外的匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B.足够长的斜面固定在水平面上，斜面倾角为45°.有一带电的小球P静止于斜面顶端A处，且恰好对斜面无压力．若将小球P以初速度v0水平向右抛出(P视为质点)，一段时间后，小球落在斜面上的C点．已知小球的运动轨迹在同一竖直平面内，重力加速度为g，求：图2(1)小球P落到斜面上时速度方向与斜面的夹角θ及由A到C所需的时间t；(2)小球P抛出到落到斜面的位移x的大小．答案　(1)45°　　(2)解析　(1)小球P静止时不受洛伦兹力作用，仅受自身重力和电场力，对斜面无压力，则mg＝qE①P获得水平初速度后由于重力和电场力平衡，将在

4、洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由对称性可得小球P落到斜面上时其速度方向与斜面的夹角为45°qv0B＝m②T＝＝③圆周运动转过的圆心角为90°，小球P由A到C所需的时间：t＝＝④(2)由②式可知，P做匀速圆周运动的半径R＝⑤由几何关系知x＝R⑥由①⑤⑥可解得位移x＝.1.带电粒子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，则带电粒子做匀速直线运动．②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子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)电场力、洛伦兹力并存(不计重力的微观粒子)①若电场力和洛伦兹力平衡，则

5、带电粒子做匀速直线运动．②若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子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)电场力、洛伦兹力、重力并存①若三力平衡，一定做匀速直线运动．②若重力与电场力平衡，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．2．带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电粒子在叠加场中受轻杆、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

6、定律结合牛顿运动定律求解．题型2　带电粒子在组合场中的运动1．如图3所示，在xOy平面内存在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个场区，y轴右侧存在匀强磁场Ⅰ，y轴左侧与虚线MN之间存在方向相反的两个匀强电场，Ⅱ区电场方向竖直向下，Ⅲ区电场方向竖直向上，P点是MN与x轴的交点．有一质量为m、带电荷量＋q的带电粒子由原点O，以速度v0沿x轴正方向水平射入磁场Ⅰ，已知匀强磁场Ⅰ的磁感应强度垂直纸面向里，大小为B0，匀强电场Ⅱ和匀强电场Ⅲ的电场强度大小均为E＝，Ⅳ区的磁场垂直纸面向外，大小为，OP之间的距离为，已知粒子最后能回到O点．图3(1)带电粒子从O点飞出后，第一次回到x轴时的位置

7、和时间；(2)根据题给条件画出粒子运动的轨迹；(3)带电粒子从O点飞出后到再次回到O点的时间．答案　(1)(－，0)　　(2)见解析图(3)解析　(1)带电粒子在磁场Ⅰ中运动的半径为R1＝带电粒子在Ⅰ磁场中运动了半个圆，回到y轴的坐标y＝2R1＝，时间为t1＝＝带电粒子在Ⅱ场区做类平抛运动，根据牛顿第二定律得带电粒子运动的加速度a＝＝，竖直方向y＝at，水平位移x＝v0t2，联立得t2＝，x＝故t总＝t1＋t2＝第一次回到x轴的位置(－，0)(2)根据运动的对称性画出粒子在场区Ⅲ的运动轨迹如图所示．带电粒子在场区Ⅳ运动的半径是场区Ⅰ运动半径的2倍，画出粒子的运动

8、轨迹，同样根据运动的对称