专题七 带电粒子在复合场中运动（真题精讲）-2019领军高考物理真题透析一轮复习

专题解读 一、复合场与组合场 1．复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存． 2．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场交替出现． 二、带电粒子在复合场中的运动分类 1．静止或匀速直线运动 当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动．[来源:学科网] 2．匀速圆周运动[来源:Z.xx.k.Com] 当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动． 3．非匀变速曲线运动 当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是拋物线． 4．分阶段运动 带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成． 1．判断正误 (1)带电粒子在复合场中的运动一定要考虑重力．(×) (2)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．(×) (3)带电粒子在复合场中不可能做匀速圆周运动．(×) (4)带电粒子在复合场中做匀变速直线运动时，一定不受洛伦兹力作用．(√) (5)带电粒子在复合场中做圆周运动时，一定是重力和电场力平衡，洛伦兹力提供向心力．(√) (6)带电粒子在复合场中运动涉及功能关系时，洛伦兹力可能做功．(×) 真题速递 1.(2018·全国卷I ·T25) 如图,在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个氕核 和一个氘核 先后从y轴上y=h点以相同的动能射出,速度方向沿x轴正方向。已知 进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为60°,并从坐标原点O处第一次射出磁场。 的质量为m,电荷量为q。不计重力。求 （1） 第一次进入磁场的位置到原点O的距离。 （2）磁场的磁感应强度大小。 （3） 第一次离开磁场的位置到原点O的距离。 2.(2018·全国卷II ·T25)一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xOy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l',电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M、N为条状区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。 (1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹。 (2)求该粒子从M点射入时速度的大小。 (3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为 ,求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间。 3．（2017全国Ⅰ，16）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是 A． B． C． D． 4．（2017天津卷，11）平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，问： （1）粒子到达O点时速度的大小和方向； （2）电场强度和磁感应强度的大小之比。 考向一　带电粒子在组合场中的运动 1．是否考虑粒子重力的三种情况 (1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些宏观物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力． (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单． (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果确定是否要考虑重力． 2．“电偏转”与“磁偏转”的比较 垂直电场线进入匀强电场(不计重力)[来源:学科网] 垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力) 受力情况 电场力FE＝qE，其大小、方向不变，与速度v无关，FE是恒力 洛伦兹力FB＝qvB，其大小不变，方向随v而改变，FB是变力 轨迹 抛物线 圆或圆的一部分 运动轨迹 求解方法 利用类似平抛运动的规律求解： vx＝v0，x＝v0t vy＝·t， y＝·t2· 偏转角φ： tan φ＝＝ 半径：r＝ 周期：T＝