物理选修3-1人教新课标第三章磁场同步练习（复合场）

1、带电粒子在复合场中的运动考纲要求：了解复合场概念，会分析带电粒子在复合场中受力情况，掌握带电粒子在复合场中几种特殊运动的条件。自主研习基本概念扫描1、 复合场是指 、 、 或者其中 场。带电微粒在这些场中运动时，必须同时考虑受 、 和 的作用或其中某两种力的作用。例1.如图所示，在真空中，匀强电场E的方向竖直向下，水平匀强磁场B垂直纸面向里，三个液滴a、b、c带有等量同种电荷。已知a静止，油滴b水平向右匀速运动，油滴c水平向左匀速运动。三者质量ma、mb和mc相比较（     ）Ama>mb>mc  Bmb>ma>mc&

2、#160; Cmc>ma>mb    Dma=mb=mc2、力与运动的关系（1）带电粒子在复合场中的直线运动a.匀速直线运动的条件： b变速直线运动的条件: 匀变速直线运动条件： 非匀变速直线运动条件： 注意：带电粒子在复合场中无规约束情况下做直线运动，一定是 （除非带电粒子的运动方向与磁场方向平行）例2.地面附近空间存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直纸面向里，一个带电油滴沿着一条与竖直方向成角的直线MN运动，如图所示，由此可以判断（    ）A. 油滴一定作匀速运动B. 油滴一定做匀变速运动C. 如果油

3、滴带正电，它是从M点运动到N点D. 如果油滴带正电，它是从N点运动到M点（2）带电粒子在复合场中的圆周运动a.匀速圆周运动：如果除洛伦兹力外其余合力为 ， 充当向心力，粒子将做匀速圆周运动，圆周运动的半径公式 和周期公式 。例3.一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_ _，旋转方向为_ _.若已知圆半径为r，电场强度为E，磁感应强度为B，则线速度为_ _.b.非匀速圆周运动N例4. 如图7所示，X轴上方有匀强磁场B，下方有竖直向下匀强电场E。电量为q、质量为m（重力不计），粒子静止在y轴上。X轴上有一点N(L.0)，要使粒子在y轴上由静止

4、释放而能到达N点，问：(1)粒子应带何种电荷? 释放点M应满足什么条件? (2)粒子从M点运动到N点经历多长的时间?例5.（海淀区高三年级第一学期期末练习）v0E图28Bbaqll15.如图28所示，水平放置的两块带电金属板a、b平行正对。极板长度为l，板间距也为l，板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为B的匀强磁场。假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。一质量为m的带电荷量为q的粒子（不计重力及空气阻力），以水平速度v0从两极板的左端中间射入场区，恰好做匀速直线运动。求：（1）金属板a、b间电压U的大小；（2）若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍，粒子将击中上极板，

5、求粒子运动到达上极板时的动能大小； （3）若撤去电场，粒子能飞出场区，求m、v0、q、B、l满足的关系； （4）若满足（3）中条件，粒子在场区运动的最长时间。练习题：1(2012·浙江省五校高三联考)一个带电粒子在磁场中运动，某时刻带电粒子受到的重力和洛伦兹力的合力的方向恰好与速度方向相反，不计阻力，那么接下去的一小段时间内，带电粒子()A可能做匀减速运动B不可能做匀减速运动C可能做匀速直线运动 D不可能做匀速直线运动2(2012·海南海口2月模拟)如上图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且互

6、相垂直的匀强磁场和匀强电场中设小球的带电量不变，小球由静止下滑的过程中()A小球的加速度一直增大B小球的速度一直增大，直到最后匀速C杆对小球的弹力一直减小D小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变3如下图所示，带等量异种电荷的平行板之间，存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是曲线的最低点，不计重力，以下说法正确的是()A这个粒子带正电荷BA点和B点必定位于同一水平面上C在C点洛伦兹力大于电场力D粒子达到B点后将沿曲线返回A点4.如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动

7、，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0,在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图中的（ ）5.(2011·南京模拟)如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则( )A.经过最高点时，三个小球的速度相等B.经过最高点时，甲球的速度最小C.甲球的释放位置比乙球的高D.运动过程中三个小球的机械能均保持不

8、变MN图1-3-386、如1-3-38图，光滑绝缘细杆MN处于竖直平面内，与水平面夹角为37°，一个范围较大的磁感强度为B 的水平匀强磁场与杆垂直，质量为m的带电小球沿杆下滑到图中的P处时，向左上方拉杆的力为0.4mg，已知环带电量为q求环带何种电荷？ 环滑到P处时速度多大？在离P多远处环与杆之间无弹力作用？拔高题：1.两块板长为L=1.4m，间距d=0.3m水平放置的平行板，板间加有垂直于纸面向里，B=1.25T的匀强磁场，如图所示，在两极板间加上如图所示电压，当t=0时，有一质量m=210-15Kg，电量q=110-10C带正电荷的粒子，以速度Vo=4×103m/s从两

9、极正中央沿与板面平行的方向射入，不计重力的影响，（1）画出粒子在板间的运动轨迹（2）求在两极板间运动的时间t/10-4sU/103V543210.5O1.51.0(b)BU+-VO(a)2. (18分)如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀 强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ，两极板中心各有一小孔、，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为，周期为。在时刻将一个质量为、电量为（）的粒子由静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在时刻通过垂直于边界进入右侧磁场区。（不计粒子重力，不考虑极板外的电场）（1）求粒子到达时德 速度大小和

10、极板距离。（2）为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件。（3）若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在时刻再次到达，且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感强度的大小答案：例5. （1）U=l v0B；（2）EK=m v02qB l v0；（3）或;（4）练习题：1. 解析：带电粒子在磁场中运动，受重力和洛伦兹力作用，重力做功，粒子的速度发生变化，洛伦兹力也发生变化粒子所受到的合外力也发生变化，所以粒子不可能做匀变速运动，由于合外力与速度方向不共线，粒子也不可能做直线运动，所以B、D正确，A、C错误答案：BD2. 解析：小球由静止加速下滑，F洛Bqv在不断增大开始一段

11、，如图(a)：F洛F电，水平方向有F洛FNF电，加速度a，其中fFN，随着速度的不断增大，F洛增大，弹力FN减小，加速度也增大，当F洛F电时，加速度达到最大以后如图(b)：F洛F电，水平方向F洛F电FN，随着速度的增大，FN也不断增大，摩擦力fFN也增大，加速度a减小，当fmg时，加速度a0，此后小球匀速运动由以上分析可知，加速度先增大后减小，A错，B正确；弹力先减小，后增大，C错；洛伦兹力F洛Bqv，由v的变化可知D正确答案：BD3. 答案：ABC4. 5. CD6. 负电拔高题：答案：1.(1) 见下图（2）两板间运动时间为 t=6.510-4s解析：本题主要考查带电粒子在电磁复合场中的匀

12、速圆周运动和匀速直线运动。第一个10-4s有电场，洛伦兹力F=qE=510-7N（方向向下），f=qvB=510-7N(方向向上)，粒子作匀速直线运动，位移为x=vot=0.4m；第二个10-4s无电场时，做匀速圆周运动，其周期为T=110-4s,半径为 R=6.410-2m<不会碰到板，粒子可以转一周可知以后重复上述运动粒子可在磁场里作三个完整的圆周运动，其轨迹如图votvotvotvot图10-5（2）直线运动知=3.5由图像可得，粒子转了3周，所以在两板间运动时间T=3.5t+3T=6.510-4s2. 23.（1）粒子由至的过程中，根据动能定理得 由式得 设粒子的加速度大小为，由牛顿第二定律得 由运动学公式得 联立式得 (2)设磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的