重难点11 带电粒子在组合场、叠加场中的运动-2024年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

重难点11带电粒子在组合场、叠加场中的运动 1. 命题中经常出现带电粒子电场和磁场组合场运动的情况，即由电场进入磁场、由磁场进入电场或在电场和磁场中的往复运动。 2. 命题中经常出现带电粒子在重力场、电场、磁场等叠加场中的运动。既有直线运动，又有曲线运动。要对带电粒子受力分析，运动过程分析，力学规律和能量观点解决问题。 一、带电粒子在组合场的运动 1．两大偏转模型 电偏转：带电粒子垂直进入匀强电场中；磁偏转：带电粒子垂直进入匀强磁场中． 2．思维流程 二、带电粒子在叠加场的运动 1．解题规范 (1)叠加场的组成特点：电场、磁场、重力场两两叠加，或者三者叠加． (2)受力分析：正确分析带电粒子的受力情况，场力、弹力和摩擦力． (3)运动分析：匀速直线运动、匀速圆周运动、匀变速直线运动、类平抛运动、非匀变速曲线运动． (4)选规律，列方程：应用运动学公式、牛顿运动定律和功能关系． 2．灵活选择运动规律 (1)若只有两个场且正交，合力为零，则表现为匀速直线运动或静止状态．例如电场与磁场中满足qE＝qvB；重力场与磁场中满足mg＝qvB；重力场与电场中满足mg＝qE. (2)三场共存时，若合力为零，则粒子做匀速直线运动；若粒子做匀速圆周运动，则有mg＝qE，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，即qvB＝m. (3)当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解． （建议用时：30分钟） 一、单选题 1．如图所示，氕、氘、氚三种核子分别从静止开始经过同一加速电压U1（图中未画出）加速，再经过同一偏转电压U2偏转，后进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，氕的运动轨迹如图。则氕、氘、氚三种核子射入磁场的点和射出磁场的点间距最大的是（　　） A．氕 B．氘 C．氚 D．无法判定 2．（2023·山东日照·统考三模）如图所示，三个同心圆、、的半径分别为、、，在圆区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。在圆和圆间的环形区域存在背向圆心的辐向电场，在圆和圆间的环形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的粒子，从圆边界上的A点沿半径方向以速度射入圆内，第一次从圆边界射出时速度方向偏转，经过辐向电场加速后，从圆边界上进入外环区域，粒子恰好不会从圆飞离磁场。已知磁感应强度，不计粒子的重力。则（　　）    A．圆区域内匀强磁场的磁感应强度大小为 B．圆与圆两边界间辐向电场的电势差为 C．粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为 D．粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为 3．一带正电的小球质量为0.01kg，带电量为0.01C，小球在相互垂直的匀强电场和匀强磁场的空间沿一斜线向下做匀速直线运动。已知其水平分量为vx＝6m/s，磁感应强度大小为1T，方向垂直纸面向里，电场力做负功的功率大小为PE＝0.3W，则电场强度的大小和方向为(g=10 m/s2) （　　）    A．5 N/C，方向向上偏左37°角 B．5 N/C，方向向上偏右37°角 C．4 N/C，方向向上偏左37°角 D．4 N/C，方向向上偏右37°角 4．如图所示，平面直角坐标系的第二象限内存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为、带电荷量为的小球从A点以速度沿直线运动，与轴负方向成角。在轴与之间的区域Ⅰ内加一电场强度最小的匀强电场后，可使小球继续做直线运动到上的点，与之间区域Ⅱ内存在宽度为d的竖直向上匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，小球在区域Ⅱ内做匀速圆周运动并恰好不能从右边界飞出，已知小球在点的速度大小为，重力加速度为，，，则下列结论错误的是（　　） A．区域Ⅱ内匀强电场的场强大小 B．区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度大小 C．小球从做匀速直线运动，做匀加速直线运动 D．区域Ⅰ内匀强电场的最小场强大小为，方向与轴正方向成角向上 二、多选题 5．如图所示，直角坐标系xOy在水平面内，z轴竖直向上。坐标原点O处固定一带正电的点电荷，空间中存在竖直向下的匀强磁场B。质量为m带电量为q的小球A，绕z轴做匀速圆周运动，小球A的速度大小为v0，小球与坐标原点O的距离为r，O点和小球A的连线与z轴的夹角θ=37°。重力加速度为g，m、q、r已知。（cos37°=0.8，sin37°= 0.6）则下列说法正确的是（　　） A．小球A与点电荷之间的库仑力大小为 B．从上往下看带电小球只能沿逆时针方向做匀速圆周运动 C．v0越小所需的磁感应强度B越小 D．时，所需的磁感应强度B最小 6．如图所示，有一半径为R的半圆形光滑绝缘轨道PDQ（PQ为直径）固定在竖直平面内，空间分布着水平方向、垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，轨道的最低点D处放一质量为m、带电荷量为q（）的小球（图中未画出），现给小球一水平向左的初速