习题课 带电粒子在复合场中的运动（PPT课件）-【顶尖课课练】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版 2019）

1 第1章 安培力与洛伦兹力 习题课 带电粒子在复合场中的 运动 《顶尖课课练·物理（选择性必修 第二册）（鲁科版）》配套课件 2 随堂自测 1.（带电粒子在叠加场中的运动）如图所示，某空间 存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向 右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由 点进入 电磁场并刚好能沿 直线向上运动。下列说法中正 确的是 ( ) A A. 微粒一定带负电 B. 微粒的动能一定减少 C. 微粒的电势能一定增加 D. 微粒的机械能不变 3 解析 对该微粒进行受力分析得：它受到竖直向下的 重力、水平方向的电场力和垂直速度方向的洛伦兹 力，其中重力和电场力是恒力，由于粒子沿直线运 动，故可以判断出其受到的洛伦兹力也是恒定的， 即该粒子是做匀速直线运动，动能不变，所以B错误；若该微粒带正电， 则受到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力，所以微粒受到的力不会平 衡，故该微粒一定带负电，A正确；该微粒带负电，向左上方运动，所 以电场力做正功，电势能一定是减少的，C错误；因为重力势能增加， 动能不变，所以该微粒的机械能增加，D错误。 4 2.（带电液滴在叠加场中的运动）如图所示，一带电液 滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆 周运动，其轨道半径为，已知该电场的电场强度为 ， 方向竖直向下；该磁场的磁感应强度为 ，方向垂直纸 面向里，不计空气阻力，设重力加速度为 ，则( ) C A. 液滴带正电 B. 液滴比荷 C. 液滴沿顺时针方向运动 D. 液滴运动速度大小 5 解析 液滴在重力场、匀强电场、匀强磁场的复合场中做匀速圆周运动， 可知，得 ，故B错误；电场力竖直向上，液滴带负电，A 错误；由左手定则可判断液滴沿顺时针方向转动，C正确；对液滴 ，，得 ，故D错误。 6 3.（带电粒子在组合场中的运动）如图所示， 在 坐标系的第二象限内有水平向右的匀 强电场，第四象限内有竖直向上的匀强电场， 两个电场的场强大小相等，第四象限内还有 垂直于纸面的匀强磁场，让一个质量为 、 电荷量为的粒子在第二象限内的 点 由静止释放，结果粒子沿直线运动到坐标原点并进入第四象限，粒子在第 四象限内运动后从轴上的点进入第一象限，重力加速度为 ，求： 7 （1）粒子从 点运动到坐标原点的时间； 答案 解析 粒子在第二象限内做直线运动，因此电 场力和重力的合力方向沿 方向，则粒子带 正电。 由运动学知识可得 ， ，，解得 。 8 （2）匀强磁场的磁感应强度的大小和方向。 答案 ; 方向垂直纸面向里 9 解析 设粒子从点进入第四象限的速度大小为 ，由动能定理可得 。 解得，方向与轴正方向成 角，由于粒子在第四象限内受 到电场力与重力等大反向，因此粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动， 由于粒子做匀速圆周运动后从轴上的 点进入第一象限，根据左 手定则可以判断，磁场方向垂直于纸面向里。 10 粒子做匀速圆周运动的轨迹如图，由几何关系 可知 粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为 。 由牛顿第二定律可得 ，解得 。 11 $$