专题22 带电粒子在复合场的运动-【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

专题22 带电粒子在复合场的运动 题型一 带电粒子在叠加场中无约束条件下的运动 1 题型二 带电粒子在叠加场中有约束条件下的运动 4 题型三 电场和磁场叠加的应用实例分析 7 类型1 速度选择器 7 类型2 磁流体发电机 8 类型3 电磁流量计 10 类型4 霍尔元件 12 题型一 带电粒子在叠加场中无约束条件下的运动 1.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。 2.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。 [题型专练1]. （2023秋•五华区校级期中）电场强度为E的匀强电场方向斜向右上与水平方向成30°角，匀强磁场与匀强电场垂直，磁感应强度大小为B，方向如图所示。一带电小球M竖直向上做直线运动，该小球运动的速度大小为（　　） A． B． C． D． [题型专练2]. （2022秋•和平区校级期末）如图所示的区域内，存在方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，其中电场方向竖直向下，磁场方向是水平的（垂直纸面向里）。一个质量为m的带电液滴，在与匀强磁场垂直的竖直面内做匀速圆周运动。下列关于这个带电液滴的电性和转动方向说法正确的是（　　） A．一定带正电，沿逆时针方向转动 B．一定带负电，沿顺时针方向转动 C．一定带负电，但转动方向不能确定 D．电性和转动方向都不能确定 [题型专练3]. （2023•湖北模拟）如图所示，空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直纸面（xOy平面）向外，电场的方向沿y轴正方向。一质量为m、电荷量为q的带电粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动（其轨迹如图所示）。已知磁感应强度的大小为B，电场强度大小为E，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子带负电 B．粒子运动轨迹是抛物线 C．粒子距离x轴的最大距离为 D．粒子运动过程中的最大速度为 [题型专练4]. （2023•青岛二模）某科研小组在如图坐标系中研究质量为m、电荷量为q的带正电小球在复合场中的运动情况，重力加速度为g，请解答以下问题： （1）如图甲，若沿x轴正向加匀强电场，沿y轴正向加匀强磁场。小球以某速度在xOz平面内做匀速直线运动；某时刻撤去电场和磁场，小球在此后运动过程中的最小动能为其初始动能的，求所加匀强电场的电场强度大小E1； （2）如图乙，若在坐标原点O固定一正点电荷，沿z轴加匀强磁场，小球恰好能以z轴上O1（0，0，a）点为圆心做匀速圆周运动其轨迹平面与xOy平面平行，角速度为ω，运动方向如图中箭头所示求磁感应强度大小B1并说明其方向； （3）如图丙，若沿z轴正向加电场强度大小的匀强电场，沿y轴负向加磁感应强度大小的匀强磁场，沿y轴正向还存在电场强度E3＝2E2的匀强电场。现让小球在yoz平面内从z轴O2（0，0，R）点以初速度2v0与z轴正向成60°角射入，设C点（图丙中未画出）为小球运动过程中z坐标最大的点，求O2C的可能距离。 题型二 带电粒子在叠加场中有约束条件下的运动 [题型专练5]. （2023秋•沙河口区校级期中）如图所示，某空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一带电小球恰能以速度v0沿图中虚线所示轨迹做直线运动，其虚线恰好为固定放置的光滑绝缘管道的轴线，且轴线与水平方向成60°角，最终小球沿轴线穿过光滑绝缘管道（管道内径大于小球直径）。下列说法正确的是（　　） A．小球一定带正电 B．电场强度和磁感应强度的大小关系为 C．小球一定从管道的P端运动到Q端 D．若小球刚进入管道时撤去磁场，小球将在管道中做匀减速直线运动 [题型专练6]. （2023春•淮安期末）如图所示，绝缘粗