第11章 7.微专题26 带电粒子在叠加场中的运动（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习学案

该高中物理高考复习课件聚焦“带电粒子在叠加场中的运动”核心专题，依据高考评价体系明确了匀速直线、匀速圆周、类平抛等运动形式的考查要求，通过对比重力场、电场、磁场的力与能量特点，归纳出速度选择器、复合场中的圆周运动等高频题型，体现备考的系统性和针对性。 课件亮点在于“真题解析+方法提炼+素养提升”，以2025福建真题为载体，通过受力平衡方程推导电场强度与磁感应强度，运用配速法分解运动模型，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力。特设“易错点警示”如洛伦兹力不做功的应用，助力学生高效突破考点，教师可据此实施精准复习指导。

微专题26 带电粒子在叠加场中的运动 返回目录 一、三种场的比较 叠加场:重力场、电场、磁场并存,或其中两场并存于同一区域内。 力的特点 功和能的特点   大小:G=mg 方向:竖直向下 重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重力势能   大小:F=qE 方向:正(负)电荷受力方向与场强方 向相同(相反) 静电力做功与路径无关 W=qU 静电力做功改变带电物体的电势能   大小:F=qvB(v⊥B) 方向:可用左手定则判断 洛伦兹力不做功,不改变带电粒子的 动能 返回目录 二、带电粒子在叠加场中的运动形式 直线运动、匀速圆周运动、类平抛运动(匀变速曲线运动)、摆线运动和螺旋线运动 等。 1.匀速直线运动:不计重力,当静电力与洛伦兹力平衡时,粒子做匀速直线运动(即速度 选择器模型),如图所示。   返回目录 2.匀变速直线运动:不计重力,当电场方向、磁场方向、初速度方向均共线,即v0∥E∥B 时,粒子做匀变速直线运动,如图所示。   3.匀速圆周运动:当静电力与重力平衡时,粒子所受合力等于洛伦兹力,则粒子做匀速圆 周运动。 返回目录 4.类平抛运动:如图所示,磁场平行于y轴方向,将电场场强分解为沿z轴方向的分量E1和 沿y轴方向的分量E2,带电荷量为+q的粒子初速度v沿x轴正方向,不计粒子的重力,当满 足qvB=qE1时,粒子在x轴方向做匀速直线运动,同时在y轴方向做初速度为0的匀加速直 线运动,则其合运动为类平抛运动(匀变速曲线运动)。 返回目录 典例1    (多选)(2025福建,7,6分)如图,真空中存在一水平向右的匀强电场,同时存在一 水平且垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电微粒从M点以 初速度v入射,沿MN做直线运动。微粒到N点时撤去磁场,一段时间后微粒运动到P点。 已知M、N、P三点处于同一竖直平面内,MN与电场方向夹角为45°,N点与P点等高,重 力加速度大小为g,则 (         ) BC A.电场强度大小为  B.磁感应强度大小为  C.N、P两点间的电势差为  D.从N点运动到P点的过程中,微粒到直线NP的最大距离为  返回目录 解析　　由带电微粒在复合场中沿着MN做匀速直线运动,可知带电微粒的受力情况如 图甲所示,MN与水平方向成45°角,由共点力的平衡条件可知 =tan 45°,qvB cos 45°= mg,解得电场强度的大小E= ,磁感应强度的大小B= ,A错误,B正确。撤去磁场 后,带电微粒所受合力方向与初速度方向垂直,带电微粒做类平抛运动,如图乙所示,加 速度a= = g,带电微粒到达P点时,位移偏转角为45°,故在P点速度偏转角的正切值 tan θ=2 tan 45°=2= ,其中vx=v,所以带电微粒在P点的速度大小vP= = v,从N到P 过程,根据动能定理有qU= m - mv2,解得N、P两点间的电势差U= ,C正确。将带 返回目录 电微粒在N点的速度沿水平方向和竖直方向进行分解,可知带电微粒在竖直方向做竖 直上抛运动,且vNy=v sin 45°= v,故带电微粒能向上运动的最大距离h= = ,D错 误。 甲 乙 返回目录 典例2　如图,两个定值电阻的阻值分别为R1和R2,直流电源的内阻不计,平行板电容器 两极板水平放置,板间距离为d,板长为 d,极板间存在方向垂直纸面向里的匀强磁 场。质量为m、带电荷量为+q的小球以初速度v沿水平方向从电容器下极板左侧边缘 A点进入电容器,做匀速圆周运动,恰从电容器上极板右侧边缘离开电容器。此过程中, 小球未与极板发生碰撞,重力加速度大小为g,忽略空气阻力。 (1)求直流电源的电动势E0; (2)求两极板间磁场的磁感应强度大小B; (3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场,使小球离开 电容器后沿直线运动,求电场强度的最小值E'。 返回目录 答案 (1)     (2)     (3)  返回目录 解析 (1)①小球在两极板间做匀速圆周运动的条件是什么? 小球做匀速圆周运动,电场力与重力平衡,可得qE=mg。 ②要求出直流电源的电动势E0,是否可结合平行板电容器两端的电压? 电容器与电阻R2并联,R2两端的电压U2=Ed,根据欧姆定律得U2= ,联立解得E0=  。 (2)③小球恰从电容器上极板右侧边缘离开电容器,如何通过几何关系确定圆周运动的 半径? 小球在极板间运动的轨迹如图甲所示。 返回目录   甲 设小球做圆周运动的半径为r,根据几何关系有 (r-d)2+( d)2=r2,解得r=2d 根据qvB=m ,解得B= 。 (3)④小球离开电容器后做直线运动的条件是什么?需要满足什么规律? 小球飞出电容器后,由几何关系可知速度方向与水平方向夹角为60°,要使小球做直线 返回目录 运动,则在垂直速度方向重力的分力与电场力平衡,此时电场力有最小值,如图乙所示。   乙 由几何关系知E'q=mg cos 60°,解得E'= 。 返回目录 典例3　如图所示,存在一叠加场,包含方向垂直纸面向里的匀强磁场(磁感应强度大小 为B)和方向竖直向下的匀强电场(电场强度大小为E),有一质量为m、带电荷量为+q的 粒子(不计重力)由P点无初速度释放,求粒子运动轨迹的最低点与P点的高度差以及粒 子运动到最低点时的速度大小。   答案        返回目录 解析 解法一    微元法 设粒子运动的某一时刻,水平方向的速度为vx,竖直方向的速度为vy,则满足qvyB=max,qE- qvxB=may,如图所示   取极短时间Δt,满足qB∑vyΔt=m∑axΔt,qE∑Δt-qB∑vxΔt=m∑ayΔt,即qBy=mvx,qBx=qEt 【点拨:初始状态与最低点状态,竖直方向的速度均为0】 返回目录 带电粒子由P点到最低点的过程,根据动能定理可得 qEy= m -0 联立解得粒子运动的最低点与P点的高度差y= , 粒子运动到最低点的速度v=vx= 。 解法二    配速法 由于粒子在P点由静止释放,运用配速法,将初速度为0分解为水平向右的速度v1和水平 向左的速度v1,水平向右的速度v1对应竖直向上的洛伦兹力,令其与静电力平衡,水平向 左的速度v1对应竖直向下的洛伦兹力,该力提供粒子做圆周运动的向心力,所以粒子可 看成是水平向右以速度v1做匀速直线运动和以速度v1沿逆时针方向做匀速圆周运动的 返回目录 合运动,如图所示。   粒子运动的最低点与P点的高度差 y=2R,其中R= ,qv1B=qE 解得y= ,在最低点的速度大小v=2v1= 。 返回目录 方法提升 由于两个分运动互不影响,所以粒子从P点到最低点的过程,由圆周运动可得t= T= , 由匀速直线运动可得对应的水平位移大小x=v1t= 。 返回目录 提分关键·方法提升 应用配速法的几种常见情况 常见情况 处理方法 初速度为0,有重力   把初速度0分解为v1和v2,v1和v2大小相等,且满足qv2B= mg,则粒子的运动可看作以v2做匀速直线运动和以v1做 匀速圆周运动的合运动   返回目录 初速度为0,不计重力   把初速度0分解为v1和v2,v1和v2大小相等,且满足qv2B= qE,则粒子的运动可看作以v2做匀速直线运动和以v1做 匀速圆周运动的合运动   返回目录 初速度为0,有重力   把初速度0分解为v1和v2,v1和v2大小相等,且满足qv1B与 重力及静电力的合力平衡,则粒子的运动可看作以v1做 匀速直线运动和以v2做匀速圆周运动的合运动   返回目录 $