专题06 重力场、电场和磁场叠加综合分析-2020高考物理电学难点解析之带电物体在场中运动

《2020高考物理电学难点解析之带电物体在场中运动》 专题06 重力场、电场和磁场叠加综合分析 【方法总结】 本专题属于带电物体在重力场、电场和磁场的叠加场中运动的综合分析问题，受力分析、运动 点和选用规律总结如下： 1. 受力分析和运动特点 电场、磁场、重力场并存，受电场力、洛伦兹力和重力．具体情形有： ①当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，粒子将做匀速直线运动或静止． ②当带电粒子所受的合外力与运动方向总在同一条直线上时，粒子做变速直线运动． ③当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动． ④当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理． 2. 选用规律：四种观点解题： ①带电体做匀速直线运动，则用平衡条件求解(即二力或三力平衡)； ②带电体做匀速圆周运动，应用向心力公式或匀速圆周运动的规律求解； ③带电体做匀变速直线或曲线运动，应用牛顿运动定律和运动学公式求解； ④带电体做复杂的曲线运动，应用能量守恒定律或动能定理求解． 【精选试题解析】 1. 如图，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在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动．下列选项正确的是(　　) A．ma>mb>mc B．mb>ma>mc C．mc>ma>mb D．mc>mb>ma 2. (多选)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场(图中未画出)，一带电小球从x轴上的A点由静止释放，恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限，然后做圆周运动，从Q点垂直于x轴进入第 Ⅰ象限，Q点距O点的距离为d，重力加速度为g.根据以上信息，能求出的物理量有(　　) A．圆周运动的速度大小 B．电场强度的大小和方向 C．小球在第Ⅳ象限运动的时间 D．磁感应强度的大小 3. 如图所示，空间存在一水平方向的匀强电场和一水平方向的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，电场强度大小为E＝，电场方向和磁场方向相互垂直．在此电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成60°夹角且处于竖直平面内．一质量为m，带电量为＋q的小球套在绝缘杆上．若给小球一沿杆向下的初速度v0，小球恰好做匀速运动，且小球电量保持不变，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．小球的初速度为v0＝ B．若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止 C．若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止 D．若小球的初速度为，则运动中克服摩擦力做功为 4. 如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝5 N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B＝0.5 T．有一带正电的小球，质量m＝1×10－6 kg，电荷量q＝2×10－6 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g＝10 m/s2，求： (1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向； (2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t. 5. 如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里，一带电荷量为＋q，质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A(l，l)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场．(不计一切阻力)，求： (1)电场强度E的大小； (2)磁感应强度B的大小； (3)粒子在复合场中的运动时间． 6. 如图所示，竖直平面(纸面)内有直角坐标系xOy，x轴沿水平方向．在x≤0的区域内存在方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B1的匀强磁场．在第二象限紧贴y轴固定放置长为l、表面粗糙的不带电绝缘平板，平板平行于x轴且与x轴相距h.在第一象限内的某区域存在方向相互垂直的匀强磁场(磁感应强度大小为B2、方向垂直于纸面向外)和匀强电场(图中未画出)．一质量为m、不带电的小球Q从平板下侧A点沿x轴正向抛出；另一质量也为m、带电量为q的小球P从A点紧贴平板沿x轴正向运动，变为匀速运动后从y轴上的D点进入电磁场区域做匀速圆周运动，经圆周离开电磁场区域，沿y轴负方向运动，然后从x轴上的K点进入第四象限．小球P、Q相遇在第四象限的某一点，且竖直方向速度相同