帶電粒子在疊加場中的運動+導(dǎo)學(xué)案 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

高二物理導(dǎo)學(xué)案選擇性必修第二冊第一章安培力與洛倫茲力.3.4專題強化五：帶電粒子在疊加場中的運動班級：姓名：學(xué)號：[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.掌握帶電粒子在疊加場中常見的幾種運動情景.2.會分析其受力情況和運動情況，能正確選擇物理規(guī)律解決問題．【知識點撥】處理帶電粒子在疊加場中的運動的基本思路1．弄清疊加場的組成．2．進行受力分析，確定帶電粒子的運動狀態(tài)，注意運動情況和受力情況的結(jié)合．3．畫出粒子運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律．(1)由于洛倫茲力的大小與速度有關(guān)，帶電粒子在含有磁場的疊加場中的直線運動一定為勻速直線運動，根據(jù)平衡條件列式求解．(2)當(dāng)帶電粒子在疊加場中做勻速圓周運動時，一定是靜電力和重力平衡，洛倫茲力提供向心力，應(yīng)用平衡條件和牛頓運動定律分別列方程求解．(3)當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運動時，一般用動能定理或能量守恒定律求解．一、帶電粒子在疊加場中的直線運動例1(2021·南京市第二十九中學(xué)調(diào)研)如圖所示，某空間存在正交的勻強磁場和勻強電場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點進入電磁場并剛好能沿ab直線斜向上運動，下列說法正確的是()A．微粒一定帶負電B．微粒的動能一定減小C．微粒的電勢能一定增加D．微粒的機械能不變二、帶電粒子在疊加場中的勻速圓周運動例2如圖所示，已知一帶電小球在光滑絕緣的水平面上從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，水平進入由互相垂直的勻強電場E和勻強磁場B構(gòu)成的疊加場中(E和B已知)，小球在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，重力加速度大小為g，則()A．小球可能帶正電B．小球做勻速圓周運動的半徑為r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2UE,g))C．小球做勻速圓周運動的周期為T＝eq\f(πE,Bg)D．若電壓U增大，則小球做勻速圓周運動的周期增加例3如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在水平的x軸下方存在勻強磁場和勻強電場，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球，從y軸上的A點水平向右拋出，經(jīng)x軸上的M點進入電場和磁場區(qū)域，恰能做勻速圓周運動，從x軸上的N點第一次離開電場和磁場，MN之間的距離為L，小球過M點時的速度方向與x軸正方向的夾角為θ.不計空氣阻力，重力加速度為g，求：(1)電場強度E的大小和方向；(2)小球從A點拋出時初速度v0的大??；(3)A點到x軸的高度h.三、帶電粒子在疊加場中的一般曲線運動例4空間同時存在勻強電場和勻強磁場．如圖所示，勻強電場的方向沿y軸正方向，電場強度大小為E；磁場方向垂直紙面向外．質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子(重力不計)從坐標(biāo)原點O由靜止釋放，釋放后粒子恰能沿圖中的曲線運動．已知該曲線的最高點P的縱坐標(biāo)為h，曲線在P點附近的一小部分，可以看作是半徑為2h的圓周上的一小段圓弧，則()A．粒子在y軸方向做勻加速運動B．粒子在最高點P的速度大小為eq\r(\f(qEh,2m))C．磁場的磁感應(yīng)強度大小為eq\r(\f(2mE,qh))D．粒子經(jīng)過時間πeq\r(\f(2mh,qE))運動到最高點P針對訓(xùn)練：如圖所示，兩平行金屬板水平放置，板長和板間距均為L，兩板間接有直流電源，極板間有垂直紙面向外的勻強磁場．一帶電微粒從板左端中央位置以速度v0＝eq\r(gL)(g為重力加速度)垂直磁場方向水平進入極板，微粒恰好做勻速直線運動．若保持a板不動，讓b板向下移動0.5L，微粒從原位置以相同速度進入，恰好做勻速圓周運動，則該微粒在極板間做勻速圓周運動的時間為()A.eq\f(π\(zhòng)r(gL),3g) B.eq\f(π\(zhòng)r(gL),2g)C.eq\f(π\(zhòng)r(gL),g) D.eq\f(2π\(zhòng)r(gL),g)1.3.4專題強化五：帶電粒子在疊加場中的運動班級：姓名：學(xué)號：1.(2021·如皋市高二下調(diào)研)如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強電場，同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直．有一帶正電的小球從P點開始在豎直面內(nèi)做勻速直線運動，則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)如圖所示，一帶電小球從豎直的帶電平行板上方自由落下，兩極板間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，則小球通過平行板內(nèi)部時()A．一定做曲線運動B．不可能做曲線運動C．有可能做勻速直線運動D．有可能做勻加速直線運動3.如圖所示，空間中存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，有一帶電液滴在豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，已知電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B，重力加速度為g，則液滴環(huán)繞速度大小及方向分別為()A.eq\f(E,B)，順時針 B.eq\f(E,B)，逆時針C.eq\f(BgR,E)，順時針 D.eq\f(BgR,E)，逆時針4．宇航員在進入太空前在地球上要進行模擬實驗，可將其簡化為如圖所示，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(zhì)量分別為ma、mb、mc，已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動，b在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動，c在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，下列選項正確的是()A．ma>mc>mb B．mb>ma>mcC．mc>ma>mb D．mc>mb>ma5.如圖所示，豎直平面內(nèi)，勻強電場方向水平向右，勻強磁場方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以速度v與磁場方向垂直、與電場方向成45°角射入疊加場中，恰能做直線運動，則關(guān)于電場強度E和磁感應(yīng)強度B的大小，正確的是(重力加速度為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·安徽青陽第一中學(xué)高二階段練習(xí))如圖所示，帶電小球a以一定的初速度v0豎直向上拋出，能夠達到的最大高度為ha；帶電小球b在水平方向的勻強磁場以相同的初速度v0豎直向上拋出，上升的最大高度為hb，帶電小球c在水平方向的勻強電場中以相同的初速度v0豎直向上拋出，上升的最大高度為hc，不計空氣阻力，三個小球的質(zhì)量相等，則()A．它們上升的最大高度關(guān)系為ha＝hb＝hcB．它們上升的最大高度關(guān)系為hb<ha＝hcC．到達最大高度時，c小球機械能最小D．到達最大高度時，b小球動能最小7.(2021·宿遷市高二期末)如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電的粒子(不計重力)，經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，恰能通過電場強度為E的速度選擇器．粒子通過速度選擇器后垂直進入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場．求：(1)粒子經(jīng)電場加速后速度v的大??；(2)速度選擇器中磁場的磁感應(yīng)強度B1的大?。?3)粒子在B2磁場中做勻速圓周運動的半徑R.8.(2021·泰州市高二期末)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，x軸沿水平方向，第二、三象限有垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強磁場，與x軸成θ＝30°角的絕緣細桿固定在二、三象限，第四象限同時存在著豎直向上的勻強電場和垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強磁場，電場強度大小E＝eq\f(mg,q)，磁感應(yīng)強度大小為B＝eq\f(m,q)eq\r(\f(3g,l))，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球a(可視為質(zhì)點)穿在細桿上沿細桿下滑，小球在到達N點前已經(jīng)做勻速運動，在N點