专题 带电粒子在叠加场中的运动 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第二册

专题：带电粒子在叠加场中的运动 第 一 章 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)。 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 二、带电粒子在叠加场中的匀速圆周运动 一、带电粒子在叠加场中的直线运动 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 (2025·江门市高二期中)如图所示，空间中存在有界正交的匀强电场和匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，电场的电场强度大小为E，电场方向与水平方向的夹角θ=60°，在电场、磁场上方某处有一个电荷量为+q(q>0)、质量为m的小球，现将小球由静止释放，结果小球恰能沿直线通过电场、磁场区域，重力加速度大小为g，空气阻力不计，下列选项正确的是 A.小球穿过电场、磁场区域的过程中做匀加速直线运动 B.小球穿过电场、磁场区域的过程中机械能不变 C.小球在电场、磁场区域受到的电场力等于重力 的两倍 D.小球进入电场、磁场区域前自由下落的高度h= 例1 √ 小球在电磁场区域中，其受力如图所示 在重力、电场力和洛伦兹力作用下沿竖直向下方向做直线运动，因为重力和电场力不变，则洛伦兹力也不变，根据F洛=qvB可知，小球的速度不变，即该直线运动一定是匀速直线运动，故A错误； 小球做匀速直线运动，故小球穿过电磁场区域的过程中 动能不变，重力势能减小，所以机械能减小，故B错误； 根据小球在竖直方向上受力平衡， 可知F电sin 60°=mg 解得F电=，故C错误； 根据小球在水平方向上受力平衡， 可知F电cos 60°=F洛=qvB，其中F电= 小球进入电磁场前，做自由落体运动， 可得v2=2gh 联立解得h=，故D正确。 返回 < 二 > 带电粒子在叠加场中的匀速圆周运动 (2025·东莞市高二三校联考)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R，已知电场的电场强度为E，方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是 A.液滴带正电 B.液滴受到重力、电场力、洛伦兹力、向心力作用 C.液滴沿逆时针方向运动 D.液滴比荷= 例2 √ 液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，故液滴受到的电场力方向竖直向上，与电场方向相反，可知液滴带负电，故选项A错误； 液滴受到重力、电场力、洛伦兹力作用，洛伦兹力提供向心力，根据左手定则知液滴沿顺时针方向运动，选项B、C错误； 液滴做匀速圆周运动，即mg=qE，联立解得液滴比荷=，故D正确。 (2024·河源市高二期末)如图所示，是某种除尘装置的示意图，MN和PQ是正对的两平行板，平行板长度为L，板间距离，两板之间存在竖直方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。左侧大量分布均匀的质量为m、电荷量为q的小颗粒，以相同的水平速度射入两极板之间，小颗粒刚好做匀速圆周运动，被收集到PQ板上，其中从距离PQ板位置射入的小颗粒恰好落到PQ板上距离Q点的位置上。已知重力加速度为g，磁感应强度为B0。 例3 (1)求电场强度E； 答案　，方向竖直向下 电场力和颗粒重力等大反向，根据平衡条件，可得qE=mg 解得E=，方向竖直向下； (2)求小颗粒射入两板间的水平速度v0的大小； 答案　 小颗粒做圆周运动的半径为R，由洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力，qv0B0=m，由几何关系可得R2=(R-)2+()2，联立解得v0= (3)若改变磁感应强度的大小，该装置除尘率可以达到100%，求磁感应强度的取值范围。 答案　≤B≤ 要想除尘率达到100%，紧贴上板边缘的粒子恰好能够被下板右端收集对应磁感应强度最小值，由洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力， 可得qv0Bmin=m 由几何关系可得R1'2=(R1'-L)2+L2 解得磁感应强度的最小值Bmin= 紧贴上板边缘的粒子恰好能够被下板左端收集对应磁感应强度最大值，由洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力，可得qv0Bmax=m 由几何关系可得2R2'=，解得磁感应强度的最大值Bmax= 除尘率达到100%时磁感应强度的取值范围 ≤B≤。 返回 < 三 > 带电粒子在叠加场中的一般曲线运动 (多选)(2025·东莞市高二联考)如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，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点是运动的最低点，阻力不计，下列说法中正确的是 A.液滴一定带正电 B.液滴在C点时动能最大 C.液滴从A运动到C的过程中机械能守恒 D.液滴将可能由B点返回到A点 例4 √ √ 带电液滴开始运动后，将受到洛伦兹力的作用，洛伦兹力指向弧线的内侧，由左手定则可以判定液滴带正电，A正确； 从A点到C点，重力、电场力做正功，洛伦兹力不做功，从C点到B点，重力、电场力做负功，洛伦兹力不做功，根据动能定理可知，在C点时动能最大，B正确； 液滴从A点运动到C点的过程中，电场力做正功，机械能增大，C错误； 液滴到达B点后，将向右继续运动，并且和曲线ACB上的运动特征相同，不可能返回A点，D错误。 返回 本课结束 第 一 章 $