第1章 习题课6 带电粒子在叠加场中的运动-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【南方凤凰台·5A新学案】人教版

第一章　安培力与洛伦兹力 习题课6　带电粒子在叠加场中的运动 第1页 第一章　安培力与洛伦兹力 5A新学案 物理 · 选择性必修第二册 关键能力·分析应用 D A C Thank you for watching 第1页 第一章　安培力与洛伦兹力 5A新学案 物理 · 选择性必修第二册 核心 目标 1. 知道叠加场的种类，理解带电粒子(物体)在叠加场中运动问题的解题基本思路． 2. 会分析、求带电粒子、解带电物体在电场、磁场叠加场中的运动问题. 分类悟法 叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两种场，此处主要是电场、磁场共存．带电粒子(物体)在叠加场中运动问题的解题基本思路： 考向1　带电粒子在电磁叠加场中的运动 1. 不计重力的带电粒子在正交的电场和磁场叠加场中做直线运动，电场力和洛伦兹力一定相互平衡，可利用二力平衡解题． 2. 不计重力的带电粒子在正交的电场和磁场的叠加场中偏转，一定是电场力和洛伦兹力不平衡造成的．此过程中电场力做功，洛伦兹力不做功，需根据电场力做功的正、负判断动能的变化，或根据动能定理、有关规律求解相关问题． 　在如图所示的平行板电容器中，匀强电场E和匀强磁场B互相垂直．一束初速度为v的带电粒子从左侧垂直电场射入后沿图中直线②从右侧射出．粒子重力不计，下列说法中正确的是( ) A. 若粒子沿轨迹①射出，则粒子的初速度一定大于v B. 若粒子沿轨迹①射出，则粒子的动能一定增大 C. 若粒子沿轨迹③射出，则粒子可能做匀速圆周运动 解析：若粒子沿题图中直线②从右侧射出，则qvB＝qE，若粒子沿轨迹①射出，粒子所受向上的力大于向下的力，但由于粒子电性未知，所以粒子所受的电场力与洛伦兹力方向不能确定，不能确定初速度与v的关系，故A、B错误；若粒子沿轨迹③射出，粒子受电场力、洛伦兹力，不可能做匀速圆周运动，故C错误；若粒子沿轨迹③射出，如果粒子带负电，所受电场力向上，洛伦兹力向下，电场力做负功，粒子的电势能增大，故D正确． 考向2　带电物体在电磁叠加场中的运动 带电体所受重力不能忽略时，在电场、磁场叠加场中运动时，相当于电场力、洛伦兹力、重力并存： 1. 若带电体所受合外力为零，将处于静止状态或做匀速直线运动． 2. 若带电体所受的重力与电场力大小相等、方向相反，仅在洛伦兹力的作用下，将在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动． 3. 若带电体所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上时，将做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线． 　(2022·广东深圳实验中学)如图所示，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)，磁场方向垂直纸面向里．在该区域内，有三个质量相同的带正电的微粒甲、乙和丙．微粒甲静止不动，微粒乙在纸面内向左做匀速直线运动，微粒丙在纸面内做匀速圆周运动．已知微粒之间互不影响，关于甲、乙、丙带电荷量的大小关系，正确的是( ) A. q甲＝q丙<q乙 B. q甲>q乙>q丙 C. q甲>q乙＝q丙 D. q甲<q丙<q乙 解析：微粒甲静止不动，受竖直向下的重力和竖直向上电场力，由力的平衡条件可知，重力与电场力大小相等，则有mg＝q甲E，q甲＝eq \f(mg,E)；微粒乙在纸面内向左做匀速直线运动，对乙受力分析，受竖直向下重力、竖直向上的电场力，由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向下，设乙的速度为v，由平衡条件可得mg＋q乙vB＝q乙E，q乙＝eq \f(mg,E－vB)；微粒丙在纸面内做匀速圆周运动，对丙受力分析可知，受竖直向下重力、竖直向上电场力和洛伦兹力，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，则有mg＝q丙E，q丙＝eq \f(mg,E)，由以上计算分析可知，电荷量关系应为q甲＝q丙＜q乙，故选A. 　(2022·广东深圳重点中学高二上期末) 如图所示，在xOy竖直平面内0≤x≤L的区域存在沿x轴正方向的匀强电场，场强大小为E，和垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B1；在L≤x≤2L的区域存在沿y轴正方向的匀强电场，场强大小也为E，和垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B2；一个质量为m，带电荷量为＋q的带电小球从坐标原点以速度v0沿与x轴成45°角方向射入，小球沿直线匀速穿过0≤x≤L区域，在L≤x≤2L的区域运动一段时间后，沿x轴正方向射出该区域．已知L、m、q、v0，重力加速度g，试求： (1) 电场强度E的大小． 解析：带电小球在0≤x≤L区域作匀速直线运动，对其受力分析如图所示： 由共点力平衡可得qE＝mg，则E＝eq \f(mg,q) (2) 磁感应强度B2的大小． 解析：带电小球在L≤x≤2L区域，竖直方向上重力与电场力平衡，小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动． 设轨迹