專題：帶電粒子電場磁場混合場中的運動

編寫：宋明文審核：陳猛日照實驗高級中學2018級物理導學案編寫：宋明文審核：陳猛專題：帶電粒子混合場中的運動（一）課前預習練，一、正交的電磁場班級： 姓名：一、正交的電磁場速度選擇器，磁流體發(fā)電機，電磁流量計，質譜儀，霍爾效應，回旋加速器。二、.三種場的比較三、“三步”解決問題X力的特點 功和能的特點小關注電場，磁場蛀 重八 、重力做功與路徑無第一小工的電場、重力場共存力大?。篏=mg方 -w一 一 關，改變物體的重力受力分析J 磁場、吧場止存」一 向：豎直向下 向? 典電㈱、躡場■,重力場共存場勢能n大小：F=qE方7 合力為零一勻速直線運動①向：正電荷受 訪南 合力恒定-*勻變速直線或曲線運第二步構建動②力方向與場強電場力做功與路徑 ?口—C 卬J 電運卦外桁 合力大小恒定且方向始終垂直「方向相同，負無關W=qU,電場力場 三洛速度f勻速圓周運動③電荷受力方向做功改變電勢能合力復雜多變—俄融級運動④與場強方向相JL 7 運動①一平衡條件反大小：F=m、洛倫茲力不做功，| 1，i3u運動②一動能定理或牛頓運動定『獸—律、運動學公式__厘 .磁場qvB（v±B）方七1中七千不改變帶電粒子的向：可用左手多3詵擇掘律 丫運動③T向心擊公式等 ? 1?觀點 運動④一動能定理或能揖守恒動能定則判斷運出 課堂探究練，知識點一無軌道約束情況下帶電體運動的幾種組合（一）電場與磁場疊加例題1.（2016?北京高考）如圖所示，質量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v沿垂直磁場方向射入磁感應強度為B的勻強磁場，在磁場中做勻速圓周運動。不計帶電粒子所受重力。⑴求粒子做勻速圓周運動的半徑R和周期T；（2）為使該粒子做勻速直線運動，還需要同時存在一個與磁場方向垂直的勻強電場，求電場強度E的大小。練習1.設空間存在豎直向下的勻強電場，垂直紙面向里的勻強磁場，如圖8所示。已知一離子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動的最低點，忽略重力，以下說法正確的是（） 尹產產HTOC\o"1-5"\h\zA.離子必帶正電荷 々一/ X XA和B位于同一高度 RX。X、x xC.離子在c點時速度最大 1 ―

日照實驗高級中學2018級物理導學案 D.離子到達B點后，將沿原曲線返回A點【小結】電場力、洛倫茲力并存（不計重力的微觀粒子）：日照實驗高級中學2018級物理導學案 D.離子到達B點后，將沿原曲線返回A點【小結】電場力、洛倫茲力并存（不計重力的微觀粒子）：①若電場力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運動.②若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，可用動能定理求解問題.（二）磁場與重力場共存例2.如圖所示，整個空間有一方向垂直紙面向里的勻強磁場，一絕緣木板（足夠長）靜止在光滑水平面上，一帶正電的滑塊靜止在木板上，滑塊和木板之間的接觸面粗糙程度處處相同.不考慮空氣阻力的影響，下列判斷正確的是（）編寫：宋明文審核：陳猛A.B.C.D.若對木板施加一水平向右的瞬時沖量若對木板施加一水平向右的瞬時沖量若對木板施加一水平向右的瞬時沖量若對木板始終施加一水平向右的恒力最終木板和滑塊一定相對靜止最終滑塊和木板間一定沒有彈力最終滑塊和木板間一定沒有摩擦力最終滑塊做勻速運動練習2.如圖所示，半徑為R的光滑半圓弧絕緣軌道固定在豎直面內，磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直于軌道平面向里。一可視為質點、質量為m、電荷量為q（q>0）的小球由軌道左端A無初速滑下，當小球滑至軌道最低點C時，給小球再施加一始終水平向右的外力F,使小球能保持不變的速率滑過軌道右側的D點。若小球始終與軌道接觸，重力加速度值為g，則下列判斷正確的是（A.B.C.D.小球在。點受到的洛倫茲力大小為qBhR小球在。點對軌道的壓力大小為3mg+qB'忌R小球從C到D的過程中，外力F的大小保持不變小球從C到D的過程中，外力F的功率逐漸增大【小結】（1）洛倫茲力、重力并存：①若重力和洛倫茲力平衡，則帶電粒子做勻速直線運動.故機械能守恒，②若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，由此可求解問題.故機械能守恒，（三）電場、磁場與重力場共存例題3.（2016?天津高考）如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強電場，電場強度大小E=5，△N/C,同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應強度大小B=0.5T。有一帶正電的小球，質量m=1x10-6kg，電荷量q=2x10-6C,正以速度v在圖示的豎直面內做勻速直線運動，當經過P點時撤掉磁場（不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象），取g=10m/s2。求：⑴小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向；（2）從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經歷的時間看。練習3.（2017.全國卷I）如圖，空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上（與紙面平行），磁場方向垂直于紙面向里。三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質量分別為ma、mb、mc。已知在該區(qū)域內，a在紙面內做勻速圓周運動，b在紙面內向右做勻速直線運動，c在紙面內向左做勻速直線運動。下列選項正確的是（）

編寫：宋明文審核：陳猛日照實驗高級中學2018級物理導學案編寫：宋明文審核：陳猛A.ma>mb>mc B.mb>ma>mcmc>ma>mb D.mc>mb>ma【小結】:①若三力平衡，一定做勻速直線運動.②若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運動.③若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復雜的曲線運動，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒定律或動能定理求解問題.知識點二軌道約束情況下帶電體在磁場中的運動（一）帶電物塊與絕緣物塊的組合例題4.如圖所示，空間有一垂直紙面的磁感應強度為0.5T的勻強磁場，一質量為0.2kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速地放置一質量為0.1kg、電荷量q=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動摩擦因數(shù)為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力。Z=0時對木板施加方向水平向左、大小為0.6N的恒力，g取10m/s2。則（） ：：：：：.：：：：A.木板和滑塊一直做加速度為2m/s2的勻加速運動 :三；:B.滑塊開始做加速度減小的變加速運動，最后做速度為10m/s的勻速運動,洋〃〃/〃〃:〃:〃〃/〃〃〃嬴C.木板先做加速度為2m/s2的勻加速運動，再做加速度增大的運動，最后做加速度為3m/s2的勻加速運動t=5s后滑塊和木塊有相對運動練習4.如圖所示，甲是不帶電的絕緣物塊，乙是帶負電的物塊，甲、乙疊放在一起，置于粗糙的絕緣水平地板上，地板上方空間有垂直紙面向里的勻強磁場.現(xiàn)加一水平向左的勻強電場，發(fā)現(xiàn)甲、乙一起向右加速運動.在加速運動階段（）A.甲、乙兩物塊一起做加速度減小的加速運動B.甲、乙兩物塊間的摩擦力不變C.乙物塊與地板之間的摩擦力不斷增大D.甲、乙兩物塊可能做勻加速直線運動（二）帶電物塊與絕緣斜面的組合例5.如圖所示，帶電荷量為+q、質量為m的物塊從傾角為芹37°的光滑絕緣斜面頂端由靜止開始下滑，磁感應強度為B的勻強磁場垂直紙面向外，求物塊在斜面上滑行的最大速度和在斜面上運動的最大位移。（斜面足夠長，取sin3斜=0.6,cos37°=0.8）練習5.如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向里的磁場和豎直向下的勻強電場中，磁感應強度大小為B，電場強度大小為E，一質量為m、電荷量為Q的帶負電小滑塊從斜面頂端由靜止下滑，在滑塊下滑過程中，下列判斷正確的是（）A.滑塊受到的摩擦力不變B.若斜面足夠長，滑塊最終可能在斜面上勻速下滑C.若B足夠大，滑塊最終可能靜止于斜面上

編寫：宋明文審核：陳猛日照實驗高級中學2018級物理導學案編寫：宋明文審核：陳猛D.滑塊到達地面時的動能與B有關（三）帶電圓環(huán)與絕緣直桿的組合例6.如圖所示，一足夠長的絕緣細桿處于磁感應強度為B=0.5T的勻強磁場中，桿與磁場垂直且與水平方向的夾角為0=37°.一質量為m=0.1g、電荷量為q=5X10-4C的帶正電圓環(huán)套在該絕緣細桿上，圓環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)為〃=0.4.現(xiàn)將圓環(huán)從桿上的某一位置無初速度釋放.則下列判斷中正確的是（5畝37°=0.6,cos37°=0.8,取重力加速度g=10m/s2）（ ）A.圓環(huán)下滑過程中洛倫茲力始終做正功B.當圓環(huán)下滑的速度達到2.4m/s時，圓環(huán)與細桿之間的彈力為零C.圓環(huán)下滑過程中的最大加速度為6m/s2D.圓環(huán)下滑過程中的最大速度為9.2m/s練習6.（2018.鄭州質檢）如圖所示為一個質量為m、電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動，細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中，不計空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度％，在以后的運動過程中，圓環(huán)運動的速度圖像可能是下列選項中的（)的運動過程中，圓環(huán)運動的速度圖像可能是下列選項中的（)（四）帶電小球與絕緣圓環(huán)（環(huán)形細管）的組合例7.如圖所示，空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場.在該區(qū)域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球.O點為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點，a點為最高點，c點為最低點，b、0、d三點在同一水平線上.已知小球所受電場力與重力大小相等.現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放，下列判斷正確的是（）A.小球能越過d點并繼續(xù)沿環(huán)向上運動B.當小球運動到c點時，所受洛倫茲力最大C.小球從a點運動到b點的過程中，重力勢能減小，電勢能增大D.小球從b點運動到c點的過程中，電勢能增大，動能先增大后減小練習7.如圖所示，一個絕緣且內壁光滑的環(huán)形細圓管，固定于豎直平面內，環(huán)的半徑為R（比細管的內徑大得多），在圓管的最低點有一個直徑略小于細管內徑的帶正電小球處于靜止狀態(tài)，小球的質量為m，帶電荷量為q，重力加速度為g.空間存在一磁感應強度大小未知（不為零），方向垂直于環(huán)形細圓管所在平面且向里的勻強磁場.某時刻，給小球一方向水平向右、大小為v0='；5gR的初速度，則以下判斷正確的是（）A.無論磁感應強度大小如何，獲得初速度后的瞬間，小球在最低點一定受到管壁的彈力作用B.無論磁感應強度大小如何，小球一定能到達環(huán)形細圓管的最高點，且小球在最高點一定受到管壁的彈力作用C.無論磁感應強度大小如何，小球一定能到達環(huán)形細圓管的最高點，且小球到達最高點時的速度大小都相同D.小球在環(huán)形細圓管的最低點運動到所能到達的最高點的過程中，水平方向分速度的大小一直減小【小結】把握三點，解決“約束運動”問題⑴對物塊受力分析，把握已知條件。（2）掌握洛倫茲力的公式和特點，理清彈力和摩擦力、洛倫茲力和速度、摩擦力與合力、加速度與速

日照實驗高級中學2018級物理導學案 編寫：宋明文審核：陳猛度等幾個關系。（3）掌握力和運動、功和能在磁場中的應用。專題：帶電粒子混合場中的運動（一）課后練習課后鞏固練，班級： 姓名：1.如圖，已知甲空間中沒有電場；乙空間中有豎直向上的勻強電場；丙空間中有豎直向下的勻強電場。三個圖中的斜面相同且絕緣，相同的帶負電小球從斜面上的相同位置0點以相同初速度％沿水平方向拋出，分別落在甲、乙、丙圖中斜面上A、B、C點（圖中未畫出），距離0點的距離分別為l0A、l0B、l0C。小球受到的電場力始終小于重力，不計空氣阻力。則（）A-l0A>l0B>l0C [區(qū)苗瓦IMl0B>l0A>l0C 與一與1Cl0C>l0A>l0B 甲 乙 內D-l0C>l0B>l0A.質量為機、電荷量為q的微粒以速度。與水平方向成e角從0點進入方向如圖所示的正交的勻強電場和勻強磁場組成的混合場區(qū)，該微粒在電場力、洛倫茲力和重力的共同作用下，恰好沿直線運動到A，下列說法正確的是（）A.該微粒一定帶負電荷 B.微粒從0到A的運動可能是勻變速運動 二一./.H.C該磁場的磁感應強度大小為“管⑺ D.該電場的場強為Bvcose ??qvcose.如圖所示，質量為加、電荷量為q的帶電液滴從h高處自由下落，進入一個互相垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面，磁感應強度為B，電場強度為￡.已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運動，則圓周運動的半徑廠為（）E；2hl則圓周運動的半徑廠為（）E；2hl.一個帶電微粒在如圖所示的正交勻強電場和勻強磁場中的豎直平面內做勻速圓周運動，重力不可忽略，已知圓的半徑為丫，電場強度的大小為E，磁感應強度的大小為B，重力加速度為g，則（）A.該微粒帶正電 ?二J'b.帶電微粒沿逆時針旋轉c.帶電微粒沿順時針旋轉 -VL-7,D.微粒做圓周運動的速度為喑 卜：??JE.帶電小球以一定的初速度％豎直向上拋出，能夠達到的最大高度為hr若加上水平方向的勻強磁場，且保持初速度仍為％，小球上升的最大高度為h2；若加上水平方向的勻強電場，且保持初速度仍為%，小球上升的最大高度為h3,若加上豎直向上的勻強電場，且保持初速度仍為％，小球上升的最大高度為h4,如圖所示。不計空氣，則（） F /.<1|F'A.一定有h尸h3 B.一定有h1Vh4 ? .' ' :] .C.h2與h4無法比 D.h1與h2無法比較.如圖所示，實線表示在豎直平面內的電場線，電場線與水平方向成a角，水平方向的勻強磁場與電場正交，有一帶電液滴沿虛線L斜向上做直線運動，L與水平方向成B角，且a>B,

編寫：宋明文審核：陳猛日照實驗高級中學2018級物理導學案編寫：宋明文審核：陳猛則下列說法中正確的是（）A.液滴一定做勻減速直線運動B.液滴一定做勻加速直線運動C電場方向一定斜向上D.液滴一定帶正電TOC\o"1-5"\h\z.如圖所示，相互正交的勻強電場方向豎直向下，勻強磁場垂直紙面向里.帶有等量同種電荷的三個液滴在此空間中，。液滴靜止不動，b液滴沿水平線向右做直線運動，c液滴沿水平線向左做直線運動.則下列說法中正確的是（） lx X X IA.三個液滴都帶負電 :|.液滴b的速率一定大于液滴c的速率 [ jc.三個液滴中液滴b質量最大 I 7, : iD.液滴b和液滴c一定做的是勻速直線運動 SU "8.如圖所示，空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，電場和磁場相互垂直.在電磁場區(qū)域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球.0點為圓環(huán)的圓心，。、b、c為圓環(huán)上的三個點，。點為最高點，c點為最低點，0b沿水平方向.已知小球所受電場力與重力大小相等.現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放.下