微点突破(19) 带电粒子在叠加场，交变场中的运动问题-【一书三用】2024年高考物理寒假作业高三复习用书(江苏专版)

新高考方案系列丛书一书三用物理 微点突破（十九）带电粒子在叠加场、交变场中的运动问题 精研一题 [解题关键] [典例]如图所示，沿水平和竖直方向建立直 带电小球应考虑重力，分析小球在b端恰好 角坐标系xOy,空间中存在正交的匀强电场和匀强 切入，点 对板无压力的原因，分析过O点给能在竖直 磁场，在x的负半轴区间， 面内做匀速圆周运动的原因。 ××××4×下 电场方向沿水平方向的x 小球第2次经过y轴时，将y轴左侧的磁场 隐藏，点 轴正方向，在x的正半轴区 撤去，只受重力、电场力两个恒力的作用。 间，电场方向沿y轴的正方 障碍点 多次经过y轴的路径分析 向，场强大小相同，磁场方 ×x× 向垂直xOy向里，一光滑×××x 深得一法 X XX 1.解决带电粒子在叠加场中运动问题的分析要点 绝缘薄板ah紧靠原点O放 (1)受力分析 置于x轴负半轴上。在a端由静止释放一小球，沿 对带电粒子进行受力分析时必须注意是否考虑 板运动到b端时恰好对板无压力，小球经过O点后： 粒子的重力： 恰能在竖直面内做匀速圆周运动。已知小球的质： ①对于微观粒子，如电子、质子，离子等，若无特 量为m、带电量为十q,磁场的磁感应强度为B,重力 殊说明，一般不考虑重力：对于宏观带电小物体， 加速度为g,忽略一切阻力，小球可视为质点。 如带电小球，尘埃，油滴、液滴等，若无特殊说明， (1)求匀强电场的场强E和光滑绝缘板：b的 一般需要考虑重力。 长度1： ②题目中明确说明需要考虑重力的。 (2)若小球第2次经过y轴时，立即撤去y轴左 ③不能直接判断是否需要考虑重力的，在进行受力 侧的磁场及ab板，求： 分析和运动分析时，由分析结果确定是否考虑重力。 ①小球在第3次经过y轴时的动能Ek: (2)运动分析 ②小球在第4、第5次经过y轴时两点间的距 ①当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时， 离△y 粒子将保持静止或匀速直线运动状态。 ②当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一 条直线上时，粒子将做直线运动。 ③当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子 将做匀速圆周运动。 ④当带电粒子所受合外力的大小、方向都不断变 化时，粒子将做变速运动。 :(3)做功与能量分析 ①电荷在电场中运动时，电场力要对运动电荷做 功（徐在等势面上运动外），而电荷在磁场中运动 时，磁场力一定不会对电荷做功。 ②电荷在复合场中做较复杂的曲线运动时，一般用 能量的观点分析，包括动能定理和能量守恒定律等。 :2.带电粒子在交变场中的运动的分析思路 读图 了解场的变化情况 受力分析 分析粒了在各变化场区的受力情祝 过程分析 分析粒子在不同时间段内的运动情况 业 找衔接点 找出衔接相邻过程及状态的物理量 选规律 针对不同阶段列方程联立求解 80 第二部分加练重点·补短板 全取一类 :3.如图所示，截面半径为1的圆柱形空腔位于三维 1.如图甲所示的平行金属极板MN之间存在交替：坐标系Oxy~中，分为1、Ⅱ、Ⅲ三个区域。0≤ 出现的匀强磁场和匀强电场，取垂直纸面向外为 ≤31的I区域内有沿y轴正方向的匀强磁场w3 磁场正方向，磁感应强度B随时间：周期性变化的 规律如图乙所示，取垂直极板向上为电场正方向， <:<智+，3的Ⅱ区城内有沿y轴正方向的匀强 电场强度E随时间1周期性变化的规律如图丙所： 电场：Ⅲ区域内同时存在沿g轴正方向的匀强电场 示。1=0.5o时，一不计重力、带正电的粒子从极 和匀强磁场，电场强度与Ⅱ区域相等。现有一带电 板左端以速度？沿板间中线平行极板射人板间，最！ 粒子从点P(1,0,0),以大小为而的速度垂直磁场 终平行于极板中线射出，已知粒子在1=1.5t0时： 进入1区域，经点Q(0,0,√3l)沿着，轴进入Ⅱ区 速度为零，且整个运动过程中始终未与两极板接： 域，然后经过点M0,?学1十3)进入Ⅲ区域，粒 触，则下列说法正确的是 t8 E 子恰好未从圆柱腔的侧面射出，最终从右边界上点 B N(0,名)离开区域Ⅲ。已知粒子的质量为m,电 0 to 2to3to4to5to fo t to 2tn3toAta 5to 6to 荷量为十9，不计粒子重力，求： 州 内 A.粒子可能在31o时刻射出极板 且极板同距不小于受+2 C.极板长度为"(m=1,2,3,…) (1)I区域磁感应强度的大小B: (2)Ⅱ区域电场强度的大小E: (3)Ⅲ区域沿：轴的宽度L。 2,如图所示为一磁流体发电机的原理示意图，上、下 两块金属板M、N水平放置浸没在海水里，金属板 面积均为S=1×103m,板间相距d=100m,海水 的电阻率p=0.25n·m。在金属板之间加一匀强 磁场，磁感应强度B=0.1T,方向由南向北，海水从 东向西以速度v=5m/s流过两金属板之间，将在两 板之间形成电势差。下列说法正确的是 (