带电粒子在叠加场中的运动+导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

高二物理导学案选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力.3.4专题强化五：带电粒子在叠加场中的运动班级：姓名：学号：[学习目标]1.掌握带电粒子在叠加场中常见的几种运动情景.2.会分析其受力情况和运动情况，能正确选择物理规律解决问题．【知识点拨】处理带电粒子在叠加场中的运动的基本思路1．弄清叠加场的组成．2．进行受力分析，确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合．3．画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．(1)由于洛伦兹力的大小与速度有关，带电粒子在含有磁场的叠加场中的直线运动一定为匀速直线运动，根据平衡条件列式求解．(2)当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，一定是静电力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力，应用平衡条件和牛顿运动定律分别列方程求解．(3)当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解．一、带电粒子在叠加场中的直线运动例1(2021·南京市第二十九中学调研)如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线斜向上运动，下列说法正确的是()A．微粒一定带负电B．微粒的动能一定减小C．微粒的电势能一定增加D．微粒的机械能不变二、带电粒子在叠加场中的匀速圆周运动例2如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入由互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B构成的叠加场中(E和B已知)，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，重力加速度大小为g，则()A．小球可能带正电B．小球做匀速圆周运动的半径为r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2UE,g))C．小球做匀速圆周运动的周期为T＝eq\f(πE,Bg)D．若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加例3如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴．一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场区域，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向的夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3)A点到x轴的高度h.三、带电粒子在叠加场中的一般曲线运动例4空间同时存在匀强电场和匀强磁场．如图所示，匀强电场的方向沿y轴正方向，电场强度大小为E；磁场方向垂直纸面向外．质量为m、电荷量为＋q的粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放，释放后粒子恰能沿图中的曲线运动．已知该曲线的最高点P的纵坐标为h，曲线在P点附近的一小部分，可以看作是半径为2h的圆周上的一小段圆弧，则()A．粒子在y轴方向做匀加速运动B．粒子在最高点P的速度大小为eq\r(\f(qEh,2m))C．磁场的磁感应强度大小为eq\r(\f(2mE,qh))D．粒子经过时间πeq\r(\f(2mh,qE))运动到最高点P针对训练：如图所示，两平行金属板水平放置，板长和板间距均为L，两板间接有直流电源，极板间有垂直纸面向外的匀强磁场．一带电微粒从板左端中央位置以速度v0＝eq\r(gL)(g为重力加速度)垂直磁场方向水平进入极板，微粒恰好做匀速直线运动．若保持a板不动，让b板向下移动0.5L，微粒从原位置以相同速度进入，恰好做匀速圆周运动，则该微粒在极板间做匀速圆周运动的时间为()A.eq\f(π\r(gL),3g) B.eq\f(π\r(gL),2g)C.eq\f(π\r(gL),g) D.eq\f(2π\r(gL),g)1.3.4专题强化五：带电粒子在叠加场中的运动班级：姓名：学号：1.(2021·如皋市高二下调研)如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直．有一带正电的小球从P点开始在竖直面内做匀速直线运动，则小球的速度方向可能是()A．水平向右 B．水平向左C．斜向右上 D．斜向左上2.(2021·南通市高二期末)如图所示，一带电小球从竖直的带电平行板上方自由落下，两极板间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，则小球通过平行板内部时()A．一定做曲线运动B．不可能做曲线运动C．有可能做匀速直线运动D．有可能做匀加速直线运动3.如图所示，空间中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，有一带电液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，重力加速度为g，则液滴环绕速度大小及方向分别为()A.eq\f(E,B)，顺时针 B.eq\f(E,B)，逆时针C.eq\f(BgR,E)，顺时针 D.eq\f(BgR,E)，逆时针4．宇航员在进入太空前在地球上要进行模拟实验，可将其简化为如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内向右做匀速直线运动，b在纸面内向左做匀速直线运动，c在纸面内做匀速圆周运动，下列选项正确的是()A．ma>mc>mb B．mb>ma>mcC．mc>ma>mb D．mc>mb>ma5.如图所示，竖直平面内，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v与磁场方向垂直、与电场方向成45°角射入叠加场中，恰能做直线运动，则关于电场强度E和磁感应强度B的大小，正确的是(重力加速度为g)()A．E＝eq\f(mg,q)B＝eq\f(\r(2)mg,qv)B．E＝eq\f(\r(2)mg,q)B＝eq\f(mg,qv)C．E＝eq\f(mg,q)B＝eq\f(mg,qv)D．E＝eq\f(\r(2)mg,q)B＝eq\f(\r(2)mg,qv)6.(2022·安徽青阳第一中学高二阶段练习)如图所示，带电小球a以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为ha；带电小球b在水平方向的匀强磁场以相同的初速度v0竖直向上抛出，上升的最大高度为hb，带电小球c在水平方向的匀强电场中以相同的初速度v0竖直向上抛出，上升的最大高度为hc，不计空气阻力，三个小球的质量相等，则()A．它们上升的最大高度关系为ha＝hb＝hcB．它们上升的最大高度关系为hb<ha＝hcC．到达最大高度时，c小球机械能最小D．到达最大高度时，b小球动能最小7.(2021·宿迁市高二期末)如图所示，质量为m、电荷量为q的带负电的粒子(不计重力)，经加速电压为U的电场加速后，恰能通过电场强度为E的速度选择器．粒子通过速度选择器后垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场．求：(1)粒子经电场加速后速度v的大小；(2)速度选择器中磁场的磁感应强度B1的大小；(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R.8.(2021·泰州市高二期末)如图所示，竖直平面内有一直角坐标系xOy，x轴沿水平方向，第二、三象限有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，与x轴成θ＝30°角的绝缘细杆固定在二、三象限，第四象限同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直于坐标平面向里的匀强磁场，电场强度大小E＝eq\f(mg,q)，磁感应强度大小为B＝eq\f(m,q)eq\r(\f(3g,l))，一质量为m、电荷量为q的带正电小球a(可视为质点)穿在细杆上沿细杆下滑，小球在到达N点前已经做匀速运动，在N点