專題：帶電粒子電場磁場混合場中的運(yùn)動(dòng)

編寫：宋明文審核：陳猛日照實(shí)驗(yàn)高級中學(xué)2018級物理導(dǎo)學(xué)案編寫：宋明文審核：陳猛專題：帶電粒子混合場中的運(yùn)動(dòng)（一）課前預(yù)習(xí)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(jī)，電磁流量計(jì)，質(zhì)譜儀，霍爾效應(yīng)，回旋加速器。二、.三種場的比較三、“三步”解決問題X力的特點(diǎn) 功和能的特點(diǎn)小關(guān)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(guān)，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(yùn)動(dòng)①向：正電荷受 訪南 合力恒定-*勻變速直線或曲線運(yùn)第二步構(gòu)建動(dòng)②力方向與場強(qiáng)電場力做功與路徑 ?口—C 卬J 電運(yùn)卦外桁 合力大小恒定且方向始終垂直「方向相同，負(fù)無關(guān)W=qU,電場力場 三洛速度f勻速圓周運(yùn)動(dòng)③電荷受力方向做功改變電勢能合力復(fù)雜多變—俄融級運(yùn)動(dòng)④與場強(qiáng)方向相JL 7 運(yùn)動(dòng)①一平衡條件反大?。篎=m、洛倫茲力不做功，| 1，i3u運(yùn)動(dòng)②一動(dòng)能定理或牛頓運(yùn)動(dòng)定『獸—律、運(yùn)動(dòng)學(xué)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(yùn)動(dòng)③T向心擊公式等 ? 1?觀點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)④一動(dòng)能定理或能揖守恒動(dòng)能定則判斷運(yùn)出 課堂探究練，知識(shí)點(diǎn)一無軌道約束情況下帶電體運(yùn)動(dòng)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(zhì)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。不計(jì)帶電粒子所受重力。⑴求粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R和周期T；（2）為使該粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，還需要同時(shí)存在一個(gè)與磁場方向垂直的勻強(qiáng)電場，求電場強(qiáng)度E的大小。練習(xí)1.設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，垂直紙面向里的勻強(qiáng)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(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，忽略重力，以下說法正確的是（） 尹產(chǎn)產(chǎn)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(diǎn)時(shí)速度最大 1 ―

日照實(shí)驗(yàn)高級中學(xué)2018級物理導(dǎo)學(xué)案 D.離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)【小結(jié)】電場力、洛倫茲力并存（不計(jì)重力的微觀粒子）：日照實(shí)驗(yàn)高級中學(xué)2018級物理導(dǎo)學(xué)案 D.離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)【小結(jié)】電場力、洛倫茲力并存（不計(jì)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(yùn)動(dòng).②若電場力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，可用動(dòng)能定理求解問題.（二）磁場與重力場共存例2.如圖所示，整個(gè)空間有一方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)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(shí)沖量若對木板施加一水平向右的瞬時(shí)沖量若對木板施加一水平向右的瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)練習(xí)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(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直于軌道平面向里。一可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)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(dāng)小球滑至軌道最低點(diǎn)C時(shí)，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(cè)的D點(diǎn)。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(diǎn)受到的洛倫茲力大小為qBhR小球在。點(diǎn)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(jié)】（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(yùn)動(dòng).故機(jī)械能守恒，②若重力和洛倫茲力不平衡，則帶電粒子將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，由此可求解問題.故機(jī)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(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小E=5，△N/C,同時(shí)存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T。有一帶正電的小球，質(zhì)量m=1x10-6kg，電荷量q=2x10-6C,正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)撤掉磁場（不考慮磁場消失引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象），取g=10m/s2。求：⑴小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)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(diǎn)所在的這條電場線經(jīng)歷的時(shí)間看。練習(xí)3.（2017.全國卷I）如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)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(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc。已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列選項(xiàng)正確的是（）

編寫：宋明文審核：陳猛日照實(shí)驗(yàn)高級中學(xué)2018級物理導(dǎo)學(xué)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(jié)】:①若三力平衡，一定做勻速直線運(yùn)動(dòng).②若重力與電場力平衡，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng).③若合力不為零且與速度方向不垂直，將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，可用能量守恒定律或動(dòng)能定理求解問題.知識(shí)點(diǎn)二軌道約束情況下帶電體在磁場中的運(yùn)動(dòng)（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(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)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(zhì)量為0.1kg、電荷量q=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力。Z=0時(shí)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(yùn)動(dòng) :三；:B.滑塊開始做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，最后做速度為10m/s的勻速運(yùn)動(dòng),洋〃〃/〃〃:〃:〃〃/〃〃〃嬴C.木板先做加速度為2m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度增大的運(yùn)動(dòng)，最后做加速度為3m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)t=5s后滑塊和木塊有相對運(yùn)動(dòng)練習(xí)4.如圖所示，甲是不帶電的絕緣物塊，乙是帶負(fù)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(qiáng)磁場.現(xiàn)加一水平向左的勻強(qiáng)電場，發(fā)現(xiàn)甲、乙一起向右加速運(yùn)動(dòng).在加速運(yùn)動(dòng)階段（）A.甲、乙兩物塊一起做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)（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(zhì)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(yùn)動(dòng)的最大位移。（斜面足夠長，取sin3斜=0.6,cos37°=0.8）練習(xí)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(qiáng)電場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，電場強(qiáng)度大小為E，一質(zhì)量為m、電荷量為Q的帶負(fù)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(shí)驗(yàn)高級中學(xué)2018級物理導(dǎo)學(xué)案編寫：宋明文審核：陳猛D.滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B有關(guān)（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(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，桿與磁場垂直且與水平方向的夾角為0=37°.一質(zhì)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(xì)桿上，圓環(huán)與桿之間的動(dòng)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(dāng)圓環(huán)下滑的速度達(dá)到2.4m/s時(shí)，圓環(huán)與細(xì)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(xí)6.（2018.鄭州質(zhì)檢）如圖所示為一個(gè)質(zhì)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(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，不計(jì)空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度％，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖像可能是下列選項(xiàng)中的（)的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖像可能是下列選項(xiàng)中的（)（四）帶電小球與絕緣圓環(huán)（環(huán)形細(xì)管）的組合例7.如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.在該區(qū)域中，有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球.O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個(gè)點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)，b、0、d三點(diǎn)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(diǎn)由靜止釋放，下列判斷正確的是（）A.小球能越過d點(diǎn)并繼續(xù)沿環(huán)向上運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，所受洛倫茲力最大C.小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，重力勢能減小，電勢能增大D.小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程中，電勢能增大，動(dòng)能先增大后減小練習(xí)7.如圖所示，一個(gè)絕緣且內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，固定于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R（比細(xì)管的內(nèi)徑大得多），在圓管的最低點(diǎn)有一個(gè)直徑略小于細(xì)管內(nèi)徑的帶正電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，重力加速度為g.空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知（不為零），方向垂直于環(huán)形細(xì)圓管所在平面且向里的勻強(qiáng)磁場.某時(shí)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(yīng)強(qiáng)度大小如何，獲得初速度后的瞬間，小球在最低點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用B.無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管的最高點(diǎn)，且小球在最高點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用C.無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管的最高點(diǎn)，且小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度大小都相同D.小球在環(huán)形細(xì)圓管的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到所能到達(dá)的最高點(diǎn)的過程中，水平方向分速度的大小一直減小【小結(jié)】把握三點(diǎn)，解決“約束運(yùn)動(dòng)”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(diǎn)，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(shí)驗(yàn)高級中學(xué)2018級物理導(dǎo)學(xué)案 編寫：宋明文審核：陳猛度等幾個(gè)關(guān)系。（3）掌握力和運(yùn)動(dòng)、功和能在磁場中的應(yīng)用。專題：帶電粒子混合場中的運(yùn)動(dòng)（一）課后練習(xí)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(qiáng)電場；丙空間中有豎直向下的勻強(qiáng)電場。三個(gè)圖中的斜面相同且絕緣，相同的帶負(fù)電小球從斜面上的相同位置0點(diǎn)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(diǎn)（圖中未畫出），距離0點(diǎn)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(jì)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(nèi)D-l0C>l0B>l0A.質(zhì)量為機(jī)、電荷量為q的微粒以速度。與水平方向成e角從0點(diǎn)進(jìn)入方向如圖所示的正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)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(yùn)動(dòng)到A，下列說法正確的是（）A.該微粒一定帶負(fù)電荷 B.微粒從0到A的運(yùn)動(dòng)可能是勻變速運(yùn)動(dòng) 二一./.H.C該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為“管⑺ D.該電場的場強(qiáng)為Bvcose ??qvcose.如圖所示，質(zhì)量為加、電荷量為q的帶電液滴從h高處自由下落，進(jìn)入一個(gè)互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場強(qiáng)度為￡.已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則圓周運(yùn)動(dòng)的半徑廠為（）E；2hl則圓周運(yùn)動(dòng)的半徑廠為（）E；2hl.一個(gè)帶電微粒在如圖所示的正交勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力不可忽略，已知圓的半徑為丫，電場強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)針旋轉(zhuǎn)c.帶電微粒沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn) -VL-7,D.微粒做圓周運(yùn)動(dòng)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(dá)到的最大高度為hr若加上水平方向的勻強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jì)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(shí)線表示在豎直平面內(nèi)的電場線，電場線與水平方向成a角，水平方向的勻強(qiáng)磁場與電場正交，有一帶電液滴沿虛線L斜向上做直線運(yùn)動(dòng)，L與水平方向成B角，且a>B,

編寫：宋明文審核：陳猛日照實(shí)驗(yàn)高級中學(xué)2018級物理導(dǎo)學(xué)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(yùn)動(dòng)B.液滴一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)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(qiáng)電場方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里.帶有等量同種電荷的三個(gè)液滴在此空間中，。液滴靜止不動(dòng)，b液滴沿水平線向右做直線運(yùn)動(dòng)，c液滴沿水平線向左做直線運(yùn)動(dòng).則下列說法中正確的是（） lx X X IA.三個(gè)液滴都帶負(fù)電 :|.液滴b的速率一定大于液滴c的速率 [ jc.三個(gè)液滴中液滴b質(zhì)量最大 I 7, : iD.液滴b和液滴c一定做的是勻速直線運(yùn)動(dòng) SU "8.如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電場和磁場相互垂直.在電磁場區(qū)域中，有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球.0點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，。、b、c為圓環(huán)上的三個(gè)點(diǎn)，。點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)，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(diǎn)由靜止釋放.下