1.3 专题：带电粒子在叠加场中的运动 课件-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦带电粒子在叠加场中的运动，涵盖直线、圆周及一般曲线运动三种形式，通过图甲圆周运动、图乙直线运动的问题导入，衔接受力分析与运动规律，搭建从基础到综合的学习支架。 其亮点是结合泉州一中、漳州期中及喷墨打印机等实例，用表格归纳运动性质、受力特点与方法规律，体现科学思维的模型建构和物理观念的运动与相互作用要素。助力学生掌握分析方法，教师可高效开展重难点教学。

第 1 章 专题：带电粒子在叠加场中的运动 学习目标 1.掌握带电粒子在叠加场中运动的两种常见情景(重点)。 2.会分析其受力情况和运动情况，能正确运用物理规律解决问题(难点)。 如图所示，思考以下问题： (1)图甲中若小球做圆周运动说明了________充当向心力，除洛伦兹力外其他力的合力为零，即此时重力与电场力二力平衡。 (2)图乙中若小球做直线运动，则小球一定做____________，即小球受到合力为___，即重力和电场力及洛伦兹力三力处于_________。 洛伦兹力 匀速直线运动 零 平衡状态 要点归纳 1.叠加场 电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存。 2.带电粒子在叠加场中常见的几种运动形式 运动性质 受力特点 方法规律 匀速直线运动 粒子所受的合力为0 平衡条件 匀速圆周运动 除洛伦兹力外，另外两力的合力为零：qE=mg 牛顿第二定律，圆周运动的规律 较复杂的曲线运动 除洛伦兹力外，其他力的合力既不为零，也不与洛伦兹力等大反向 动能定理，能量守恒定律 内容索引 一、带电粒子在叠加场中的直线运动 二、带电粒子在叠加场中的圆周运动 三、带电粒子在叠加场中的一般曲线运动 < 一 > 带电粒子在叠加场中的直线运动 例1 　如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m的带电小球以初速度v0沿与电场方向成45°夹角射入场区，能沿直线运动。小球运动到某一位置时，电场方向突然变为竖直向上。已知带电小球的比荷为k，重力加速度为g，则 A.小球可能带负电 B.电场方向改变后小球做匀速圆周运动 C.电场强度大小为gk D.电场强度与磁感应强度之比为v0∶1 √ 小球沿初速度方向做直线运动时，受力分析如图所示，由左手定则可判断小球带正电，故A错误； 小球沿直线运动时，由几何关系可得qE=mg=qv0B， 故当电场方向改变后，重力与电场力平衡，小球受到的合力为洛伦兹力，故做匀速圆周运动，故B正确； 由qE=mg，可得E==，故C错误； 由qE=qv0B，可得=v0，故D错误。 返回 < 二 > 带电粒子在叠加场中的圆周运动 例2 　(多选)(2024·泉州第一中学高二检测)如图所示，一个质量为m的带电小球从M点自由下落，M点距场区水平边界PQ的高度为h，边界PQ下方有方向竖直向下、大小为E的匀强电场，同时还有垂直于纸面的大小为B的匀强磁场。小球从边界上的a点进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，并从边界上的b点穿出，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是 A.小球带负电，电荷量大小q= B.匀强磁场方向垂直于纸面向外 C.小球从a运动到b的过程中，小球的电势能先减小后增大 D.小球在复合场中做匀速圆周运动的半径R= √ √ 因小球在复合场中做匀速圆周运动，故电场力和重力平衡，电场力向上，则小球带负电，由Eq=mg可知，q=，故A正确； 由题图可知，小球在a点时受到的洛伦兹力向左，又小球带负电，由左手定则可知，磁场垂直于纸面向里，故B错误； 小球从a到b的过程中，电场力先做负功再做正功，故电势能先增大后减小，故C错误； 小球从M到a的过程中，由机械能守恒得mgh=mv2，解得小球进入复合场时的速度v=，由qvB=可得，半径R==，故D正确。 　(2025·漳州市高二期中)喷墨打印机的原理图如图。在两极板间距为d，板间的右侧2d区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场大小 例3 可以调整。在上极板最左端固定一喷嘴，水平喷出质量均为m、带电荷量为q、初速度为v的带电墨滴。调整电源电压，使墨滴在两板间无磁场区域内恰能水平向右做匀速直线运动，重力加速度为g。求： (1)极板间的电压U。 答案　 墨滴在两板间无磁场区域内恰能水平向右做匀速直线运动， 根据平衡条件有mg=Eq 又E= 联立解得U= (2)若要使带电墨滴不落在极板上，则磁场的磁感强度B应满足什么条件？ 答案　B>或B< 墨滴进入电场、磁场共存区域后，重力与电场力平衡， 洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力有qBv=m 可得B= 从上极板边缘射进的墨滴刚好从左侧飞出，如图， 根据几何关系有R1= 解得B= 墨滴刚好从右侧飞出，由几何关系有=(2d)2+ 解得R2=d，B= 所以为了使墨滴不落在极板上，则磁场强度应满足B>或B<。 返回 < 三 > 带电粒子在叠加场中的一般曲线运动 例4 　(多选)(2025·福州第三中学高二检测)如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点为曲线的最低点，则以下说法中正确的是 A.液滴一定带正电 B.液滴在C点时的动能最大 C.从A到C过程中液滴的电势能增加 D.从C到B过程液滴的机械能不变 √ √ 由题图可得，带电液滴由静止开始向下运动，说明重力和电场力的合力向下，洛伦兹力指向曲线凹侧，根据左手定则可知，液滴带负电，故A错误； 从A到C过程中，重力和电场力的合力做正功，洛伦兹力不做功，则动能增大，从C到B的过程中，重力和电场力的合力做负功，洛伦兹力不做功，则动能减小，所以在C点动能最大，故B正确； 从A到C过程中，液滴克服电场力做功，电势能增加，故C正确； 除重力以外的力做的功等于机械能的变化量，从C到B的过程中，电场力做正功，洛伦兹力不做功，机械能增大，故D错误。 返回 本课结束 第 1 章 $