考点47 带电粒子在叠加场中运动-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点47 带电粒子在叠加场中运动 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 带电粒子在叠加场中运动 2023·江苏卷·T16 2023·全国乙卷·T18 2023·浙江1月选考·T8 2022·全国甲卷·T18 2022·广东卷·T8 2022·浙江1月选考·T22 2022·重庆卷·T5 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：电粒子在叠加场中的运动问题，带电粒子在交变电、磁场中运动和电场和磁场叠加的几种实例 【备考策略】 1.了解叠加场的特点，会处理带电粒子在叠加场中的运动问题. 2.掌握带电粒子在交变电、磁场中运动的解题思路和处理方法． 3.会分析电场和磁场叠加的几种实例：速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应的原理和分析 【命题预测】 要注意现代科学技术与带电粒子在叠加场运动相结合，动量观点和能量观点在叠加场应用。 叠加场应用实例 若qvB＝Eq，即v＝，则粒子做匀速直线运动 等离子体射入极板间，受洛伦兹力偏转，使两极板分别带正、负电，两极板间电压为U时稳定，有q＝qvB，得U＝vBd 当q＝qvB时，有v＝，流量Q＝Sv＝ π＝ 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电压 共同特点：当带电粒子（不计重力）在叠加场中做匀速直线运动时，洛伦兹力与静电力大小相等qvB＝qE或qvB＝q。 考向1 带电粒子在叠加场中的运动 1．叠加场 电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存． 2．带电粒子(带电体)在叠加场中无约束情况下的运动 (1)静电力、重力并存 静电力与重力的合力一般为恒力，带电体做匀速直线运动或匀变速直线(或曲线)运动，比较简单。 (2)磁场力、重力并存 ①若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动。 ②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题。 (3)静电力、磁场力并存(不计重力的微观粒子) ①若静电力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动。 ②若静电力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题。 (4)静电力、磁场力、重力并存 ①若三力平衡，一定做匀速直线运动。 ②若重力与静电力平衡，一定做匀速圆周运动。 ③若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题。 3．带电体在叠加场中有约束情况下的运动 带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果。 4．带电粒子(带电体)在叠加场中运动的解题思路 (1)弄清叠加场的组成，一般有磁场、电场的叠加，电场、重力场的叠加，磁场、重力场的叠加，磁场、电场、重力场三者的叠加。 (2)正确分析受力，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析。 (3)确定带电粒子(带电体)的运动状态，注意运动情况和受力情况可能会相互影响。 (4)画出粒子(带电体)的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律。 (5)对于粒子(带电体)连续通过几个不同叠加场的问题，要分阶段进行处理。衔接点的速度不变往往是解题的突破口。 1．是否考虑重力的判断 ①对于微观粒子，如电子、质子、离子等，若无特殊说明，一般不考虑重力；对于宏观带电小物体，如带电小球、尘埃、油滴、液滴等，若无特殊说明，一般需要考虑重力。 ②题目中已明确说明是否需要考虑重力时则按说明分析。 ③不能直接判断是否需要考虑重力的，在进行受力分析和运动分析时，由分析结果确定是否考虑重力。 2．带电粒子在叠加场中常见的几种运动形式 运动性质 受力特点 方法规律 匀速直 线运动 粒子所受合力为0 平衡条件 匀速圆 周运动 除洛伦兹力外，另外两力的合力为零：qE＝mg 牛顿第二定律、圆周运动的规律 较复杂的曲线运动 除洛伦兹力外，其他力的合力既不为零，也不与洛伦兹力等大反向 动能定理、能量守恒定律 （2023·江苏·统考高考真题）霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。 （1）求电场强度的大小E； （2）若电子入射速度为，求