2023届高考物理二轮学案：带电粒子在复合场中的运动

（2023届高三物理二轮学案） 专题三 电场和磁场 第二讲 带电粒子在电磁场中的运动 第三课时 带电粒子在复合场中的运动 带电粒子(体)在复合场中的运动问题可分为“组合场”和“叠加场”两种情况，近两年的高考物理试题中，对组合场和叠加场的考查频繁，应该引起重视。建议考生对本考点重点攻坚。 (一)组合场问题——“分与合” 1．先把带电粒子的运动按照组合场的顺序分解为一个个独立的过程，并分析每个过程中带电粒子的受力情况和运动情况，然后用衔接速度把这些过程关联起来，列方程解题。 2．带电粒子的常见运动类型及求解方法 (二)叠加场问题——“三步曲” 1．带电体在电场和重力场的叠加场中运动问题，关键是分析带电体的受力情况，分析水平及竖直方向的运动性质，搞清物理过程，灵活选用物理规律求解， 2．带电小球受磁场、电场和重力场共同作用，若在竖直平面内做匀速圆周运动，一定有重力等于电场力，洛伦兹力提供向心力。 典型例题 1、如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点，出现一个光斑。在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r的圆弧运动，打在荧光屏上的P点，然后在磁场区域再加一竖直向下、场强大小为E的匀强电场，光斑从P点又回到O点，关于该粒子(不计重力)，下列说法正确的是(　　) A.粒子带负电 B.初速度为v＝ C.比荷为＝ D.比荷为＝ 2．（多选）如图所示，竖直虚线边界左侧为一半径为R的光滑半圆轨道，O为圆心，A为最低点，C为最高点，右侧同时存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带电小球从半圆轨道的最低点A以某一初速度开始运动恰好能到最高点C，进入右侧区域后恰好又做匀速圆周运动回到A点，空气阻力不计，重力加速度为g。则(　　) A．小球在最低点A开始运动的初速度大小为 B．小球返回A点后可以第二次到达最高点C C．小球带正电，且电场强度大小为 D．匀强磁场的磁感应强度大小为 3. (多选)如图甲所示，空间同时存在竖直向上的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E，一质量为m，电荷量为q的带正电小球恰好处于静止状态。现在将磁场方向顺时针旋转30°，同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度v，如图乙所示。则关于小球的运动，下列说法正确的是(　　) A.小球做匀速圆周运动 B.小球运动过程中机械能守恒 C.小球运动到最低点时电势能增加了 D.小球第一次运动到最低点历时 4. 质谱仪是一种测定带电粒子比荷和分析同位素的重要工具。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子，且GF＝R。则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)(　　) A. B. C. D. 巩固练习 5.如图所示，在真空中半径为r＝0.1 m的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场及水平向左的匀强电场，磁感应强度B＝0.01 T，ab和cd是两条相互垂直的直径，一束带正电的粒子流连续不断地以速度v＝1×103 m/s从c点沿cd方向射入场区，粒子将沿cd方向做直线运动，如果仅撤去磁场，带电粒子经过a点，如果撤去电场，使磁感应强度变为原来的，不计粒子重力，下列说法正确的是(　　) A.电场强度的大小为10 N/C B.带电粒子的比荷为1×106 C/kg C.撤去电场后，带电粒子在磁场中运动的半径为0.1 m D.带电粒子在磁场中运动的时间为7.85×10－5 s 6、如图所示，某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面水平向里．一带电微粒由a点以一定的初速度进入电磁场，刚好能沿直线ab斜向上运动，则下列说法正确的是(　　) A．微粒可能带正电，也可能带负电 B．微粒的动能可能变大 C．微粒的电势能一定减小 D．微粒的机械能一定不变 7、如图所示，真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域，半径为R，磁场垂直纸面向里，在y>R的区域存在沿－y方向的匀强电场，电场强度为E，在M点有一粒子源，辐射的粒子以相同的速率v沿不同方向射入第一象限，发现沿＋x方向射入磁场的粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为＋q，粒子重力不计。 (1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小； (2)求沿＋x方向射入磁场的粒子，从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路