2024届高考物理一轮复习讲义：带电粒子在叠加场中的运动

带电粒子在叠加场中的运动 1、特点：常见的叠加场为重力场、电场、磁场中的两种场或三种场分布在同一空间区域中，不同场相互重叠无明显边界 2、问题类型： （1） 电场和重力场叠加 （2）重力场和磁场叠加 （3）电场和磁场叠加 （4）重力场、电场、磁场三场叠加 3、分析方法： （1）明确各种场的性质、方向、强弱、范围 （2）对电荷在不同叠加场中的运动进行受力分析，判断电荷的运动性质 （3）根据电荷的运动性质，画出电荷在不同场中的运动轨迹 （4）运用动力学观点和能量观点等的规律分析不同运动过程，得出所需结论 4、常见的运动类型和解题策略 匀速直线运动：受力平衡F合=0 匀速圆周运动：重力电场力抵消mg=Eq，洛伦兹力提供向心力Bqv=m, 匀变速直线运动：牛顿第二定律F合=ma，动能定理 类平抛或类斜抛运动：牛顿第二定律运动分解，动能定理 非匀变速曲线运动：动能定理 题型一、电场和重力场叠加 1、如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知(　　) A．Q点的电势比P点高 B．油滴在Q点的动能比它在P点的大 C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小 2、如图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中克服重力做的功为3.0J，电场力做的功为2.0J。则下列说法正确的是（ ） A．粒子带正电a b E B．粒子在A点的电势能比在B点少2.0J C．粒子在A点的机械能比在B点少1.0J D．粒子在A点的动能比在B点多1.0J 3、一带电油滴在匀强电场中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为 v A B E Ａ．动能增加 Ｂ．电势能增加 Ｃ．动能和电势能之和减小 Ｄ．重力势能和电势能之和增加 4、如图所示，一个绝缘、光滑半圆轨道abc处于竖直平面内，ac是直径且处于水平位置，轨道半径为R。空间中存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E。从c点由静止释放一个质量为m、带电荷量为+q的小球（可视为质点），重力加速度为g，则小球滑到最低点时对轨道的压力大小为 A．qE+3mg B．3qE+2mg C．2qE+3mg D．3(qE+mg) 5、如右图9所示，BC是半径为R的1/4圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E.今有一质量为m、带正电q的小滑块（体积很小可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零．若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．忽略因摩擦而造成的电荷量的损失． 求：(1)滑块通过B点时的速度大小； (2)水平轨道上A、B两点之间的距离 6、如图所示，水平向左的匀强电场中，用长为l的绝缘轻质细线悬挂一小球，小球质量为m，带电量为+q，将小球拉至竖直方向最低位置A点处无初速度释放，小球将向左摆动，细线向左偏离竖直方向的最大角度θ＝74°。（重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8） （4分）⑴求电场强度的大小E； （7分）⑵求小球向左摆动的过程中，对细线拉力的最大值； （6分）⑶若从A点处释放小球时，给小球一个水平向左的初速度v0，则为保证小球能做完整的圆周运动，v0的大小应满足什么条件？ 题型二、重力场和磁场叠加 1、如图所示，长为l的绝缘轻绳上端固定于O点，下端系一质量为m的带负电小球，在小球运动的竖直平面内有垂直该平面向里的匀强磁场．某时刻给小球一垂直于磁场、水平向右的初速度，小球能做完整的圆周运动．不计空气阻力，重力加速度为g，则(　　) A．小球做匀速圆周运动 B．小球运动过程中机械能不守恒 C．小球在最高点的最小速度v1＝ D．最低点与最高点的绳子拉力差值大于6mg 2、如图所示,质量为的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑,磁感应强度为B的匀强磁场方向水平,并与小球运动方向垂直.若小球带电荷量为q,球与墙间的动摩擦因数为, 求：（1）小球下滑的最大速度为多大？ （2）下滑过程中最大加速度为多大？ 3、如图所示，质量m=0.1g的小球，带有q=5×10-4C的正电荷，套在一根与水平方向成θ=37°的绝缘杆上，小球可以沿杆滑动，与杆间的动摩擦因数μ=0.4，这个装置放在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度。 第13题 4、一个质量 的小滑块，带有 的电荷，放置在倾角 的光滑斜面上（斜面绝缘），斜面置于 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图