專題研究-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及常見形式

帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

專題研究一、復(fù)合場(chǎng)的分類（一）按區(qū)域分：1、分區(qū)域同時(shí)（相鄰式復(fù)合場(chǎng)）2、同區(qū)域同時(shí)（重疊式復(fù)合場(chǎng)）3、同區(qū)域分時(shí)（交變式復(fù)合場(chǎng)）（二）按場(chǎng)的類型分：1、重力場(chǎng)+電場(chǎng)2、重力場(chǎng)+磁場(chǎng)3、電場(chǎng)+磁場(chǎng)4、重力場(chǎng)+電場(chǎng)+磁場(chǎng)B+v0專題研究1——分區(qū)域同時(shí)例1、如圖所示，在y＞0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方向；在y＜0的空間中，存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直xy平面（紙面）向外。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動(dòng)粒子，經(jīng)過y軸上y=h處的點(diǎn)P1時(shí)速率為v0，方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過x軸上x=2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并經(jīng)過y軸上y=

-2h處的P3點(diǎn)。不計(jì)重力。求：（l）電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。?）粒子到達(dá)P2時(shí)速度的大小和方向（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小yxP1P2P3o2hh2hθvC相鄰式復(fù)合場(chǎng)問題的解題辦法：1.分階段處理（方法）2.速度是紐帶（關(guān)鍵）3.畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡（要求）2、如圖所示，在xoy坐標(biāo)平面內(nèi)的第一象限內(nèi)有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在第四象限內(nèi)有垂直平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子（重力不計(jì)）以初速度v0沿-x方向從坐標(biāo)為（3L,L）的P點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，接著進(jìn)入磁場(chǎng)后由坐標(biāo)原O點(diǎn)射出，射出的速度與y軸方向夾角為45o，求：（1）粒子從O點(diǎn)射出的速度v和電場(chǎng)強(qiáng)度E（2）粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)過程所用的時(shí)間yxPOv0（3L,L）v45o3、如圖，在xoy平面內(nèi)，I象限中有勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿y軸正方向，在x軸的下方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面向里，今有一個(gè)質(zhì)量為m，電量為e的電子（不計(jì)重力）從y軸上的P點(diǎn)以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)。經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，沿著與x軸正方向成45o進(jìn)入磁場(chǎng)，并能返回到原出發(fā)點(diǎn)P。求：（1）作出電子運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖，并說明電子的運(yùn)動(dòng)情況（2）P點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離h（3）電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間再次返回P點(diǎn)4、如圖所示，在第一象限有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與紙面垂直.一質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場(chǎng)，在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場(chǎng)，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開磁場(chǎng).粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與y軸交于M點(diǎn)．已知OP＝l，OQ＝2l.不計(jì)重力．求：(1)M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離(2)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用的時(shí)間（1）MO=6l

專題研究2——同區(qū)域同時(shí)5、如圖小球質(zhì)量為m=1.0×10-4kg,帶q=4.0×10-4C正電荷，把小球套在足夠長(zhǎng)的絕緣直棒上，豎直的將絕緣棒放置在互相垂直的沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，勻?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=10N/C，方向水平向右。小球在棒上可以自由滑動(dòng)，小球與絕緣棒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，且滑動(dòng)過程中小球的帶電量不變。已知小球開始滑動(dòng)時(shí)的初速為零。g取10m/s2。求：（1）小球滑動(dòng)過程中的最大加速度（2）小球滑動(dòng)過程中的最大速度答案：（1）amax=2m/s2

（2）vmax=5m/s××××××××××××××××××××××××EB變式訓(xùn)練：若磁場(chǎng)方向改為垂直紙面向外，其他條件不變，求小球滑動(dòng)過程中的最大加速度和最大速度？EB6、如圖小球質(zhì)量為m=1.0×10-4kg,帶q=4.0×10-4C正電荷，把小球套在足夠長(zhǎng)的絕緣直棒上，豎直的將絕緣棒放置在互相垂直的沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，勻?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=10N/C，方向水平向右。小球在棒上可以自由滑動(dòng)，小球與絕緣棒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，且滑動(dòng)過程中小球的帶電量不變。已知小球開始滑動(dòng)時(shí)的初速為零。g取10m/s2。求：（1）小球滑動(dòng)過程中的最大加速度（2）小球滑動(dòng)過程中的最大速度答案：（1）amax=10m/s2

（2）vmax=45m/s重疊式復(fù)合場(chǎng)問題的解題細(xì)節(jié)：1.受力分析2.注意臨界極值3.能量關(guān)系7、如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一帶電粒子由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)并剛好能沿直線向上運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．微粒一定帶負(fù)電B．微粒動(dòng)能一定減少C．微粒的電勢(shì)能一定增加D．微粒的機(jī)械能一定增加答案：AD8、如圖所示，虛線間空間存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，有一個(gè)帶正電小球(電量為+q，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場(chǎng)上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過下列的哪個(gè)電磁復(fù)合場(chǎng)（）答案：CD9、如圖所示，空間存在著方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電液滴在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(

)A.液滴在運(yùn)動(dòng)過程中的速率不變B.液滴所帶電荷一定為負(fù)電荷，電荷量大小為mg/EC.液滴一定沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)D.液滴可以沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，也可以沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)答案：ABC10、地面附近空間中存在著水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，一個(gè)帶電油滴沿著一條與豎直方向成α角的直線MN運(yùn)動(dòng)．如圖，由此可判斷()A．如果油滴帶正電，它是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)B．如果油滴帶正電，它是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)C．如果水平電場(chǎng)方向向左，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)D．如果水平電場(chǎng)方向向右，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)答案：AC11、如圖所示，豎直平面xOy內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E＝10N/C，在y≥0的區(qū)域內(nèi)還存在垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.5T，一帶電荷量q＝＋0.2C、質(zhì)量m＝0.4kg的小球由長(zhǎng)l＝0.4m的細(xì)線懸掛于P點(diǎn)，小球可視為質(zhì)點(diǎn)．現(xiàn)將小球拉至水平位置A無初速釋放，小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)P正下方的坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)，懸線突然斷裂，此后小球又恰好能通過O點(diǎn)正下方的N點(diǎn)．(g＝10m/s2)求：(1)小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大??；(3)ON間的距離．答案：(1)2m/s

(2)8.2N

(3)3.2mv012、如圖，一根水平放置的絕緣光滑的直槽軌道連接一個(gè)豎直放置的半徑R=0.5m的絕緣光滑圓槽軌，整個(gè)裝置處在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)質(zhì)量m=0.1g，電量1.6×10﹣3C的帶正電小球在水平槽軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，恰能通過圓軌的最高點(diǎn)，小球的初速度為多大？專題研究3——同區(qū)域分時(shí)13、如圖所示，M、N兩平行金屬板間存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一不計(jì)重力的帶電粒子從O點(diǎn)以初速度v沿著和兩板平行的方向射入場(chǎng)區(qū)后，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t1飛出場(chǎng)區(qū)；如果兩板間只有電場(chǎng)，粒子仍以原來的速度v從O點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)過時(shí)間t2飛出電場(chǎng)；如果兩板間只有磁場(chǎng)，粒子仍以原來的速度v從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)過時(shí)間t3飛出磁場(chǎng)，則t1、t2、t3之間的關(guān)系為(

)A.t1＝t2＜t3

B.t2＞t1＞t3C.t1＝t2＝t3

D.t1＞t2＝t3答案：A14、如圖，xoy平面內(nèi)的圓O′與y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O,在該圓形區(qū)域內(nèi)，有與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于圓面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從原點(diǎn)O沿x軸進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，穿過場(chǎng)區(qū)的時(shí)間為T0,若撤去磁場(chǎng)，只保留電場(chǎng)，其它條件不變，該帶電粒子穿過場(chǎng)區(qū)的時(shí)間為T0/2．若撤去電場(chǎng)，只保留磁場(chǎng)，其它條件不變，求：該帶電粒子穿過場(chǎng)區(qū)的時(shí)間.交變式復(fù)合場(chǎng)問題的解題策略：1.各個(gè)擊破2.尋找聯(lián)系15、如圖所示，在虛線所示寬度范圍內(nèi)，有場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)可使以初速v0垂直于電場(chǎng)線射入的某種正離子(重力不計(jì))偏轉(zhuǎn)θ角；在同樣寬度內(nèi)，若改用方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，離子以原速度v0穿過該區(qū)域后偏轉(zhuǎn)角也為θ.求：

(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

(2)穿過電場(chǎng)和磁場(chǎng)的時(shí)間比．16、空間中存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一帶電量為+q質(zhì)量為m的粒子，在P點(diǎn)以某一初速開始運(yùn)動(dòng)，初速方向在圖中紙